[发明专利]一种模拟海底能源管线遭受滑坡灾害冲击时引起荷载响应的计算机方法

说明书

本发明涉及海洋工程防灾减灾工程技术领域，且公开了一种模拟海底能源管线遭受滑坡灾害冲击时引起荷载响应的计算机方法，包括以下步骤：步骤1)建立三维模型；S1：采用商业计算流体动力学软件进行模拟分析，在软件几何模块中进行流体计算域和能源管线的几何构型设置，建立能源管线遭受滑坡灾害冲击时引起荷载响应的三维模型；步骤2)将三维模型进行网格划分；S1：采用软件网格模块对模型进行网格划分，该模拟海底能源管线遭受滑坡灾害冲击时引起荷载响应的计算机方法，通过建立三维模型清楚直观地模拟出复杂的流体运动，并基于混合土力学‑流体力学理论框架，通过计算机方法实现了能源管线受滑坡体冲击引起荷载响应的综合评价工作。

技术领域

本发明涉及海洋工程防灾减灾工程技术领域，具体为一种模拟海底能源管线遭受滑坡灾害冲击时引起荷载响应的计算机方法。

背景技术

近年来，随着海洋工程的快速发展，能源传输管线、通信电缆等海底管线设施的铺设数量不断增加，这些管线是否稳定直接影响海洋资源开采、跨海电信通讯及海洋生态环境的安全，海底滑坡指海底岩土体受海洋环境动力和内动力地质作用等因素综合影响下，发生失稳破坏，并在自身重力与初始动力作用下发生长距离滑移运动的地质现象，是一种发生频繁、影响区域广泛、预测困难的海洋土体灾害，其经触发滑动后，在水环境的复杂作用下逐渐演变成海底流滑体，具有体积大、速度快、滑距长等特征，并将产生强大的冲击力，受海底复杂地形条件限制，能源管线的铺设路线往往难以绕离海底滑坡潜在区，甚至有直接穿越滑坡高发区的案例，可见海底滑坡灾害将严重地威胁海底滑坡潜在区及其临近区域能源管线工程设施的稳定与安全。

目前，有关海底滑坡灾害冲击作用下管线结构荷载响应的研究中，对于海底滑坡产生的水平冲击作用力的评价方法已较为完善，而对于海底滑坡产生的竖直冲击作用力研究也有了一定的进展，然而，目前尚未有一个标准与方法，可以综合评价海底滑坡灾害作用下管线结构的荷载响应，且相关影响因素对冲击作用力的影响，往往未被充分考虑，不利于能源管线遭受滑坡灾害作用力的预测与管线工程设计的发展，对于上述问题，我们提出了一种用于海底滑坡灾害潜在区的能源管线荷载响应评价计算机方法，来科学评价海底滑坡对能源管线的致灾作用。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种模拟海底能源管线遭受滑坡灾害冲击时引起荷载响应的计算机方法，具备科学评价海底滑坡对能源管线的致灾作用等优点，解决了在水环境下滑坡体体积大、速度快、滑距长的计算机模拟问题，以及缺乏海底滑坡冲击作用力可靠评价方法的现状。

(二)技术方案

为实现上述具备科学评价海底滑坡对能源管线的致灾作用等优点，解决了在水环境下滑坡体体积大、速度快、滑距长的计算机模拟问题，以及缺乏海底滑坡冲击作用力可靠评价方法的现状，本发明提供如下技术方案：一种模拟海底能源管线遭受滑坡灾害冲击时引起荷载响应的计算机方法，包括以下步骤：

步骤1)建立三维模型：

S1：采用商业计算流体动力学软件进行模拟分析，在软件几何模块中进行流体计算域和能源管线的几何构型设置，建立能源管线遭受滑坡灾害冲击时引起荷载响应的三维模型。

步骤2)将三维模型进行网格划分：

S1：采用软件网格模块对模型进行网格划分，将整个计算域划分为非结构化网格，四面体单元，并对能源管线周围及海床表面进行网格加密，并设置高密度的边界层网格。

步骤3)确定模型参数：

S1：根据海底滑坡潜在区的海底沉积物取样与测试，确定形成滑坡体的沉积物的密度、厚度、不排水剪切强度、重塑屈服强度、屈服粘度、流变指数等基本物理力学参数。

步骤4)设置边界条件并输入模型参数：