波浪荷载下振动管道周围粉质海床的孔压响应和冲刷室内水槽研究

使用直径为28和46 mm的模型钢管、偏心轮起振器、测波仪、孔隙水压力传感器和超声地形测量仪等,通过比尺为1∶12和1∶20室内波流水槽试验,运用控制变量对比实验法,分析波浪荷载下振动管道周围粉质海床的孔隙水压力响应和冲淤情况。结果表明管道振动和波浪荷载都会导致土体液化,但前者作用远大于后者;波高增加会导致管道周围土体孔隙水压力的最大值增大,而水深增加会导致孔隙水压力的累积程度变大,发生液化需要的时间增长;波浪作用下,海床表面呈均匀下降趋势,海床表面出现波痕,管道正下方被掏蚀;振动管道两侧出现平行于管道的凹槽,直到管道两侧的土体被冲蚀,与管道下方的掏空连成一片,最终形成冲刷坑,管道产生悬跨。

重复插拔桩引发粉质海床扰动效应研究

自升式钻井平台的插桩和拔桩过程会严重扰动天然海床,形成安全隐患。借助室内物理模型试验模拟了粉质海床中自升式平台的插拔桩过程,并将物理模型试验结果与现场CPT重复贯入测试结果进行了对比分析,从定性和定量角度探讨了单次和重复插拔桩引起的粉质海床扰动效应。研究表明:相比初次插拔桩,二次插拔桩形成桩坑的几何尺寸有所增大;二次插桩较初次插桩引起的超孔压有所下降,最大降幅可达35%;重复插拔桩引发的海床扰动度随距桩靴中心水平距离的增大基本呈线性减小趋势,中间层位土体的扰动度相对浅表层和深层土体更大;相较初次插桩,二次插桩桩端阻力有所减小,但桩端最终峰值阻力却稍有增大,二者的起拔力则比较接近;室内重复插拔桩物理模型试验桩端阻力发展趋势与现场CPT重复贯入探头阻力监测结果吻合较好。

随机波作用下海底管道振动对土体液化的影响

海底管道-土体-水体相互作用对土体和管道的稳定性具有重要影响,但波浪作用下海底管道对其周围土体性质的影响仍有待深入研究。通过一系列室内波浪水槽试验,研究了波浪荷载和管道振动作用下海床土体内部的超孔隙水压力响应。实验结果表明,管道的铺设会增大海底土体超孔隙水压力累积程度,当管道发生振动时,海床土体超孔隙水压力累积程度进一步增大,从而增加了土体液化势。此外,波高增加也会导致海床土体的超孔隙水压力累积程度增大。本文研究成果对管道-土体相互作用研究和海底管道维护具有指导意义。