水合物分解对海底边坡稳定影响的数值模拟分析
发布时间：2021-10-06 17:13
海底边坡失稳会给人类造成巨大危害,部分海底边坡失稳案例被证实与水合物分解有关。由于海底条件的复杂性,人们很难直接观察水合物分解引起的海底边坡失稳过程。数值模拟可以相对准确地预测水合物分解可能引起的海底边坡失稳状况。通过选用基于ABAQUS软件的有限元强度折减法,模拟海底边坡失稳的过程并得到相应结果,分析了水合物分解程度、水合物带上覆厚度、边坡角度等因素对海底边坡稳定性的影响。结果表明,正常情况下,塑性区首先在坡脚区域出现并逐渐向上发展至坡顶;当水合物分解达到一定程度后,塑性区首先出现在水合物带,随后自水合物带向上发展至坡顶,并和随后在坡脚出现的塑性区形成贯通边坡的塑性带。水合物埋藏越深,越有可能造成大规模的滑坡;边坡角度高于15°时,水合物分解会急剧促进边坡失稳。
【文章来源】：海洋地质与第四纪地质. 2019,39(03)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
图１模型基本尺寸Ｆｉｇ．１Ｓｉｚｅｏｆｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌ
案下，水合物带强度已显著低于沉积层强度，因此，没有出现方案４相似的二次滑坡问题。前３种方案下，边坡失稳规模取决于其本身强度，后４种方案下，边坡失稳规模取决于水合物带所处的位置。因此，水合物分解直接影响边坡的稳定性及失稳规模。各方案下安全系数如图５所示。由于塑性区域总是发生在边坡强度最低或应力分布最集中的位置，前３个方案下均质沉积层的强度低于水合物带的强度，因此，安全系数保持不变。自方案４开始，图４部分方案下计算终止时位移云图Ｆｉｇ．４Ｃｏｎｔｏｕｒｓｏｆｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｉｎｈｏｒｉｚｏｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎｗｈｅｎｅｎｄｉｎｇｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｉｎｓｅｖｅｒａｌｃａｓｅｓ图５各方案下安全系数曲线Ｆｉｇ．５Ｃｕｒｖｅｏｆｓａｆｅｔｙｆａｃｔｏｒ水合物带分解后的强度低于沉积层的强度，安全系数取决于水合物带的强度。安全系数随水合物带强度的不断降低而降低，并最终小于１，这意味着随着７８１
４最后３种方案下，塑性区均是首先出现在水合物带，然后出现在坡脚位置。水合物带塑性区向上发展至坡顶，坡脚位置塑性区发展至水合物带，形成塑性贯通区。由于此３种方案下，水合物带强度已显著低于沉积层强度，因此，没有出现方案４相似的二次滑坡问题。前３种方案下，边坡失稳规模取决于其本身强度，后４种方案下，边坡失稳规模取决于水合物带所处的位置。因此，水合物分解直接影响边坡的稳定性及失稳规模。各方案下安全系数如图５所示。由于塑性区域总是发生在边坡强度最低或应力分布最集中的位置，前３个方案下均质沉积层的强度低于水合物带的强度，因此，安全系数保持不变。自方案４开始，图４部分方案下计算终止时位移云图Ｆｉｇ．４Ｃｏｎｔｏｕｒｓｏｆｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｉｎｈｏｒｉｚｏｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎｗｈｅｎｅｎｄｉｎｇｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｉｎｓｅｖｅｒａｌｃａｓｅｓ图５各方案下安全系数曲线Ｆｉｇ．５Ｃｕｒｖｅｏｆｓａｆｅｔｙｆａｃｔｏｒ水合物带分解后的强度低于沉积层的强度，安全系数取决于水合物带的强度。安全系数随水合物带强度的不断降低而降低，并最终小于１，这意味着随着７８１
【参考文献】：
期刊论文
[1]南海北部神狐海域水合物钻探区沉积物地球化学特征[J]. 邬黛黛,谢瑞,杨睿,孙甜甜,杨飞,刘丽华,吴能友. 海洋地质与第四纪地质. 2017(06)
[2]南海北部陆坡天然气水合物的沉积物孔隙水地球化学研究进展[J]. 杨涛,叶鸿,赖亦君. 海洋地质与第四纪地质. 2017(05)
[3]水合物分解区地层砂粒启动运移临界流速计算模型[J]. 刘浩伽,李彦龙,刘昌岭,董长银,吴能友,孙建业. 海洋地质与第四纪地质. 2017(05)
[4]神狐海域W18/19站位天然气水合物上覆层不排水抗剪强度预测[J]. 胡高伟,李彦龙,吴能友,陈强,刘昌岭,刘振纹. 海洋地质与第四纪地质. 2017(05)
[5]海域天然气水合物开采的地质控制因素和科学挑战[J]. 吴能友,黄丽,胡高伟,李彦龙,陈强,刘昌岭. 海洋地质与第四纪地质. 2017(05)
[6]海底滑坡分类及成因机制研究进展[J]. 朱超祁,贾永刚,刘晓磊,张红,文明征,黄萌,单红仙. 海洋地质与第四纪地质. 2015(06)
[7]海底未固结成岩地层体积密度的估算方法[J]. 何静,刘学伟,杨萌萌,刘继红,谢城亮. 海洋地质与第四纪地质. 2011(05)
[8]天然气水合物气候效应研究进展[J]. 叶黎明,罗鹏,杨克红. 地球科学进展. 2011(05)
博士论文
[1]南海北部陆坡区海底滑坡特征及触发机制研究[D]. 马云.中国海洋大学 2014
硕士论文
[1]海底能源土斜坡稳定性影响因素的敏感性分析[D]. 张振飞.青岛理工大学 2016
[2]考虑孔压影响的海底能源土斜坡稳定性分析[D]. 于桂林.青岛理工大学 2015
[3]天然气水合物分解对海底结构物稳定性影响的研究[D]. 周丹.大连理工大学 2012
[4]天然气水合物与海底滑坡研究[D]. 杨晓云.中国石油大学 2010
本文编号：3420424
【文章来源】：海洋地质与第四纪地质. 2019,39(03)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
图１模型基本尺寸Ｆｉｇ．１Ｓｉｚｅｏｆｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌ
案下，水合物带强度已显著低于沉积层强度，因此，没有出现方案４相似的二次滑坡问题。前３种方案下，边坡失稳规模取决于其本身强度，后４种方案下，边坡失稳规模取决于水合物带所处的位置。因此，水合物分解直接影响边坡的稳定性及失稳规模。各方案下安全系数如图５所示。由于塑性区域总是发生在边坡强度最低或应力分布最集中的位置，前３个方案下均质沉积层的强度低于水合物带的强度，因此，安全系数保持不变。自方案４开始，图４部分方案下计算终止时位移云图Ｆｉｇ．４Ｃｏｎｔｏｕｒｓｏｆｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｉｎｈｏｒｉｚｏｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎｗｈｅｎｅｎｄｉｎｇｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｉｎｓｅｖｅｒａｌｃａｓｅｓ图５各方案下安全系数曲线Ｆｉｇ．５Ｃｕｒｖｅｏｆｓａｆｅｔｙｆａｃｔｏｒ水合物带分解后的强度低于沉积层的强度，安全系数取决于水合物带的强度。安全系数随水合物带强度的不断降低而降低，并最终小于１，这意味着随着７８１
４最后３种方案下，塑性区均是首先出现在水合物带，然后出现在坡脚位置。水合物带塑性区向上发展至坡顶，坡脚位置塑性区发展至水合物带，形成塑性贯通区。由于此３种方案下，水合物带强度已显著低于沉积层强度，因此，没有出现方案４相似的二次滑坡问题。前３种方案下，边坡失稳规模取决于其本身强度，后４种方案下，边坡失稳规模取决于水合物带所处的位置。因此，水合物分解直接影响边坡的稳定性及失稳规模。各方案下安全系数如图５所示。由于塑性区域总是发生在边坡强度最低或应力分布最集中的位置，前３个方案下均质沉积层的强度低于水合物带的强度，因此，安全系数保持不变。自方案４开始，图４部分方案下计算终止时位移云图Ｆｉｇ．４Ｃｏｎｔｏｕｒｓｏｆｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｉｎｈｏｒｉｚｏｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎｗｈｅｎｅｎｄｉｎｇｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｉｎｓｅｖｅｒａｌｃａｓｅｓ图５各方案下安全系数曲线Ｆｉｇ．５Ｃｕｒｖｅｏｆｓａｆｅｔｙｆａｃｔｏｒ水合物带分解后的强度低于沉积层的强度，安全系数取决于水合物带的强度。安全系数随水合物带强度的不断降低而降低，并最终小于１，这意味着随着７８１
【参考文献】：
期刊论文
[1]南海北部神狐海域水合物钻探区沉积物地球化学特征[J]. 邬黛黛,谢瑞,杨睿,孙甜甜,杨飞,刘丽华,吴能友. 海洋地质与第四纪地质. 2017(06)
[2]南海北部陆坡天然气水合物的沉积物孔隙水地球化学研究进展[J]. 杨涛,叶鸿,赖亦君. 海洋地质与第四纪地质. 2017(05)
[3]水合物分解区地层砂粒启动运移临界流速计算模型[J]. 刘浩伽,李彦龙,刘昌岭,董长银,吴能友,孙建业. 海洋地质与第四纪地质. 2017(05)
[4]神狐海域W18/19站位天然气水合物上覆层不排水抗剪强度预测[J]. 胡高伟,李彦龙,吴能友,陈强,刘昌岭,刘振纹. 海洋地质与第四纪地质. 2017(05)
[5]海域天然气水合物开采的地质控制因素和科学挑战[J]. 吴能友,黄丽,胡高伟,李彦龙,陈强,刘昌岭. 海洋地质与第四纪地质. 2017(05)
[6]海底滑坡分类及成因机制研究进展[J]. 朱超祁,贾永刚,刘晓磊,张红,文明征,黄萌,单红仙. 海洋地质与第四纪地质. 2015(06)
[7]海底未固结成岩地层体积密度的估算方法[J]. 何静,刘学伟,杨萌萌,刘继红,谢城亮. 海洋地质与第四纪地质. 2011(05)
[8]天然气水合物气候效应研究进展[J]. 叶黎明,罗鹏,杨克红. 地球科学进展. 2011(05)
博士论文
[1]南海北部陆坡区海底滑坡特征及触发机制研究[D]. 马云.中国海洋大学 2014
硕士论文
[1]海底能源土斜坡稳定性影响因素的敏感性分析[D]. 张振飞.青岛理工大学 2016
[2]考虑孔压影响的海底能源土斜坡稳定性分析[D]. 于桂林.青岛理工大学 2015
[3]天然气水合物分解对海底结构物稳定性影响的研究[D]. 周丹.大连理工大学 2012
[4]天然气水合物与海底滑坡研究[D]. 杨晓云.中国石油大学 2010
本文编号：3420424
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