摘要：海底管道是海洋油气工程的重要组成部分,在高温高压运行状态下易发生整体屈曲,开裂破坏后造成油气泄露。海床土体对管道的侧向抗力是影响其屈曲的关键因素,而管道侧向抗力发挥与初始嵌入深度密切相关。构建了海底管道整体屈曲数值模型,对初始嵌入深度等因素进行不确定性分析,揭示了初始嵌入深度变异性对管道屈曲的影响机制。研究发现:当初始嵌入深度越大、初始缺陷越小时,管道临界屈曲轴力越大,屈曲位移越小;管道嵌入深度变异性的存在会导致管道更易屈曲,并诱发不对称的三阶屈曲或更高阶屈曲;管道嵌入深度在空间上的变异性对屈曲发生概率P(p<p_(det))存在影响,而相关性的改变对管道屈曲影响较小;管道存在屈曲模式转变界限升温,当屈曲升温大于界限升温时,管道发生跳跃型屈曲,反之则发生分岔型屈曲。

摘要：管-土界面的摩擦特性对海底管道在位稳定性影响极大。软黏土在我国海域分布广泛,为探究管-黏土在低应力时的界面剪切特性,自主研发了一套可以考虑低应力、率效应的界面剪切设备,并开展了一系列黏土-钢界面剪切试验,着重分析了法向应力和剪切速率对黏土-钢界面剪切行为的影响。试验结果表明,界面峰值剪应力和残余剪应力均随着法向应力的增大而增大;界面峰值剪应力和残余剪应力均随着剪切速率的增大而降低;剪切速率最大时的界面峰值摩擦角和残余摩擦角均小于试验土体内摩擦角,剪切破坏发生在界面上而非土体内部。本文探明了低应力下法向应力和剪切速率对黏土-钢界面强度的影响规律,可为海底管道设计提供参考。