考慮天然氣水合物分解的海底斜坡穩(wěn)定性分析研究

【摘要】：海底滑坡是具有巨大危害的海洋地質(zhì)災(zāi)害之一，天然氣水合物的分解被認為是導(dǎo)致海底滑坡的重要因素。由于海洋環(huán)境的不可見性及不可預(yù)測性，多數(shù)對于海底斜坡土體不穩(wěn)定性的研究大多數(shù)都是事后進行的。借助大型非線性有限元軟件ABAQUS，采用有限元強度折減法，對水合物分解引起的海底斜坡穩(wěn)定性進行模擬預(yù)測，給出了斜坡失穩(wěn)后的滑動面位置及滑動后的位移、應(yīng)力等信息，且對真實的海底斜坡進行了模擬。為進一步預(yù)防水合物分解引起的海底斜坡失穩(wěn)提供了依據(jù)，對預(yù)防由此引起的海底斜坡有較大的意義。簡要分析了水合物分解引起的海底滑坡的研究現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上主要完成了以下工作： 1、簡要介紹了大型非線性有限元軟件ABAQUS，有限元強度折減法的基本原理以及屈服準則的的選取，并驗證了基于ABAQUS的有限元強度折減法在邊坡工程中的可行性。 2、利用有限元強度折減法，選取三種不同的海底斜坡模型進行分析模擬，計算出均質(zhì)海底斜坡、折線形海底斜坡以及分層海底斜坡模型的穩(wěn)定安全系數(shù)，并給出失穩(wěn)后可能出現(xiàn)的塑性區(qū)、位移等因素，并在此基礎(chǔ)上對比分析得出了影響海底斜坡模型穩(wěn)定性的主要因素。 3、分析天然氣水合物分解引起海底滑坡的失穩(wěn)機理，并利用有限元強度折減法，在盡量接近實際的基礎(chǔ)上建立理想的海底斜坡計算模型。計算出水合物不同分解程度對應(yīng)的海底斜坡穩(wěn)定性安全系數(shù)，并給出失穩(wěn)可能出現(xiàn)的塑性區(qū)、位移等信息，研究了天然氣水合物分解對海底斜坡穩(wěn)定性的影響。初步證明了有限元強度折減法應(yīng)用于海洋能源土斜坡穩(wěn)定性分析的可行性。 4、針對真實剖面模型進行簡化分析，用兩種方案分別模擬人為因素和自然因素造成的水合物分解對海底斜坡穩(wěn)定性的影響，為預(yù)防水合物分解引起的海底滑坡提供參考。 【關(guān)鍵詞】：強度折減法 天然氣水合物分解 安全系數(shù) 塑性區(qū)
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：P744.4;P736.12
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 引言11-12
• 1.2 海底斜坡穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 水合物分解引起的海底斜坡穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 本文的研究目的、方法及主要內(nèi)容16-18
• 第2章 基于ABAQUS的有限元強度折減法18-27
• 2.1 引言18
• 2.2 ABAQUS 簡介18-19
• 2.3 有限元強度折減法簡介19-23
• 2.3.1 有限元強度折減法基本原理20-22
• 2.3.2 有限元強度折減法中邊坡失穩(wěn)判據(jù)及屈服準則的選取22-23
• 2.4 用有限元強度折減法來驗證標準算例23-26
• 2.4.1 模型介紹23-24
• 2.4.2 模型分析24-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第3章 基于強度折減法的海底斜坡穩(wěn)定性數(shù)值分析27-37
• 3.1 引言27-28
• 3.2 均質(zhì)海底斜坡穩(wěn)定性數(shù)值模擬28-30
• 3.2.1 計算模型及參數(shù)28
• 3.2.2 計算結(jié)果分析28-30
• 3.3 折線形均質(zhì)海底斜坡穩(wěn)定性數(shù)值模擬30-32
• 3.3.1 模型與計算方案30-31
• 3.3.2 計算結(jié)果分析31-32
• 3.4 考慮分層的海底斜坡穩(wěn)定性數(shù)值模擬32-35
• 3.4.1 模型與計算方案32-33
• 3.4.2 計算結(jié)果分析33-35
• 3.5 計算結(jié)果分析與討論35-36
• 3.6 本章小結(jié)36-37
• 第4章 考慮天然氣水合物分解的理想海底斜坡模型穩(wěn)定性模擬37-50
• 4.1 引言37
• 4.2 含天然氣水合物的海底斜坡失穩(wěn)機理37-39
• 4.3 水合物不同分解程度的海底斜坡穩(wěn)定性分析39-48
• 4.3.1 計算方案39-40
• 4.3.2 模型材料參數(shù)40
• 4.3.3 計算結(jié)果40-48
• 4.4 計算結(jié)果分析與討論48-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第5章 考慮天然氣水合物分解的實際典型海底斜坡穩(wěn)定性分析50-60
• 5.1 引言50
• 5.2 地質(zhì)背景簡介50-52
• 5.3 真實剖面的海底斜坡模型分析52-59
• 5.3.1 模型簡化方法簡介52-53
• 5.3.2 海底斜坡模型分析53-54
• 5.3.3 計算方案及結(jié)果54-58
• 5.3.4 小結(jié)58-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 第6章 結(jié)論和展望60-62
• 6.1 結(jié)論60-61
• 6.2 展望61-62
• 參考文獻62-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目及發(fā)表論文66-67
• 致謝67

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