一种海底滑坡塌块对海底管道冲击力的预测方法技术

本发明专利技术涉及一种海底滑坡塌块对海底管道冲击力的预测方法，当硬层下方的软弱土体在受到波浪循环荷载作用时，其粘聚力和内摩擦角逐渐降低，降低到临界值时，海底发生滑坡，此时硬层下滑，撕裂成塌块，向斜坡下方滑动，首先最下方的塌块冲击到海底管道处，根据动量定理确定出塌块冲击到海底管道的瞬间冲击力，冲击力完毕后，塌块以静止推力的形式作用在海底管道上，然后第二排塌块冲击到第一排塌块上，并将此冲击力作用到海底管道上，冲击力结束后第一排和第二排塌块以静止推力的形式作用在海底管道上，如此直至最后一排塌块冲到海底管道上，以瞬间冲击力和静止推力两种形式的力作用在海底管道上。

【技术实现步骤摘要】
一种海底滑坡塌块对海底管道冲击力的预测方法
本专利技术涉及海洋工程领域，特别是一种海底滑坡塌块对海底管道冲击力的预测方法。
技术介绍
我国渤海湾地区海床发育有厚度较小的硬层，硬层下部存在强度较低的软弱下卧层，极端海况下，波浪容易导致软弱下卧层土体出现液化。上部硬层由于密实度较大、强度较高不易液化，硬层沿着下卧液化层向下滑动，出现撕裂，变成塌块。塌块由于强度较高，下滑过程中对海底管道造成冲击力，若此冲击力过大，容易造成管道破坏。迄今为止，尚未见到塌块对海底管道冲击力的预测方法，尚无可靠的理论依据。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种海底滑坡塌块对海底管道冲击力的预测方法，能够预测出海底滑坡塌块对海底管道的冲击力，进而完善海底管道的安全设计，进一步保障海底管道的安全运行。本专利技术采用以下方案实现：一种海底滑坡塌块对海底管道冲击力的预测方法，包括以下步骤：步骤S1：确定海底滑坡塌块的厚度z、塌块沿滑坡轴线方向上的长度l和垂直于轴线方向上的宽度w；步骤S2：确定海底滑坡的滑动范围，包括沿滑坡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海底滑坡塌块对海底管道冲击力的预测方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤S1：确定海底滑坡塌块的厚度z、塌块沿滑坡轴线方向上的长度l和垂直于轴线方向上的宽度w；/n步骤S2：确定海底滑坡的滑动范围，包括沿滑坡轴线上的长度L和垂直于轴线方向的宽度W；/n步骤S3：确定出沿滑坡轴线方向上的滑块数目p和垂直于轴线方向上的滑块数目q，其中p＝L/l，q＝W/w；/n步骤S4：确定滑坡所在的斜坡坡度α；在斜坡上放置角度传感器测得；/n步骤S5：确定最下方塌块中心离海底管道中心的垂直距离h

【技术特征摘要】
1.一种海底滑坡塌块对海底管道冲击力的预测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：确定海底滑坡塌块的厚度z、塌块沿滑坡轴线方向上的长度l和垂直于轴线方向上的宽度w；
步骤S2：确定海底滑坡的滑动范围，包括沿滑坡轴线上的长度L和垂直于轴线方向的宽度W；
步骤S3：确定出沿滑坡轴线方向上的滑块数目p和垂直于轴线方向上的滑块数目q，其中p＝L/l，q＝W/w；
步骤S4：确定滑坡所在的斜坡坡度α；在斜坡上放置角度传感器测得；
步骤S5：确定最下方塌块中心离海底管道中心的垂直距离h1；
沿着塌块下滑的方向，现场实测出最下方塌块中心至海底管道中心的长度Ls，h1＝Lssinα；
步骤S6：确定塌块土体的密度ρ：利用钻探在塌块处取原状土样，利用环刀法测试得到其密度ρ；
步骤S7：确定塌块的水下质量m；
m＝lwz(ρ-ρw)其中，ρw为海水密度；
步骤S8：确定硬层下方的软弱层，即滑动面处土体未液化时的粘聚力c0和内摩擦角在滑动面处采用钻探取原状土样，进行直剪试验，测得未液化土体的粘聚力c0和内摩擦角
步骤S9：确定滑动面处土体粘聚力和内摩擦角随波浪循环荷载的衰减公式；
步骤S10：确定海底滑坡滑动时滑动面处土体的临界粘聚力ccrit和临界内摩擦角
步骤S11：确定最下方，即第一排塌块冲到海底管道时的速度v1，根据运动学原理，速度v1为：



步骤S12：确定第一排塌块冲到海底管道的瞬间冲击力Fd1；
Fd1＝0.5mv12q；
步骤S13：确定第一排塌块冲到海底管道的静止推力Fs1；由力学平衡原理，推导出静力推力为：



步骤S14：确定第二排塌块冲到海底管道的瞬间冲击力Fd2；
Fd2＝Fs1+Fd1
步骤S15：确定第二排塌块冲到海底管道的静止推力Fs2；
Fs2＝2Fs1
步骤S16：确定第三排塌块冲到海底管道的瞬间冲击力Fd3。
Fd3＝Fs2+Fd1
步骤S17：确定第三排塌块冲到海底管道的静止推力Fs3；

【专利技术属性】
技术研发人员：罗才松，王枫轩，付朝江，高颖，詹金武，陈华艳，乔惠云，王启云，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：发明
国别省市：福建;35