[发明专利]海底电缆埋设深度的设计方法

说明书

本发明涉及一种海底电缆埋设深度的设计方法，采用太沙基极限承载力理论、布辛奈斯克解可获取落锚深度、最大应力深度及托锚深度。相同条件下，最大应力深度小于落锚深度，而托锚深度则可大于也可小于落锚深度。当托锚深度大于落锚深度时，由于埋设深度大于托锚深度，故埋设深度也必然大于落锚深度，此时托锚或落锚均不会对海底电缆造成损害。当托锚深度小于落锚深度时，即使埋设深度小于落锚深度，但由于埋设深度大于最大应力深度。因此，海底电缆因船锚冲击而受到的应力也将小于电缆极限承载力，海底电缆也不会被损坏。可见，通过上述海底电缆埋设深度的设计方法可有效地避免锚害。

技术领域

本发明涉及海底电缆铺设技术领域，特别涉及一种海底电缆埋设深度的设计方法。

背景技术

海底电缆输电工程是跨海域联网工程建设的重要组成部分，在实现电网国际化、区域电网互联进程中起着重要作用。随着海底电缆线路数量的不断增加，海底电缆在近海区域由于船锚钩挂造成的故障越来越严重。据历史数据统计，人类活动造成90％以上的海底电缆故障，而其中三分之一是锚害。

现阶段，避免锚害的保护措施主要是对电缆进行深埋。但是，各国规范对电缆的埋深并没有作出明确规定。而且，由于船锚类型、重量、落水高度不同，以及海底环境的复杂性，导致海底电缆的埋设深度可能难以符合要求，海底电缆依然会遭受锚害的威胁。

发明内容

基于此，有必要提供一种能避免海底电缆遭受锚害的海底电缆埋设深度的设计方法。

一种海底电缆埋设深度的设计方法，包括步骤：

获取船锚参数、土体参数、水文参数及电缆极限承载力，所述船锚参数包括船锚质量、船锚体积、船锚密度、前端面积、形状参数及自由落体高度，所述水文参数包括海水密度、阻力系数及水深；

根据所述船锚参数、所述土体参数及所述水文参数，并采用太沙基极限承载力理论获得落锚深度；

根据所述船锚参数、所述土体参数及所述水文参数，并采用布辛奈斯克解获得土体应力公式，将所述电缆极限承载力代入所述土体应力公式，以获得最大应力深度；

根据所述形状参数获取拖锚深度；

根据所述落锚深度、所述最大应力深度及所述托锚深度确定埋设深度，所述埋设深度大于所述最大应力深度及所述托锚深度。

在其中一个实施例中，所述根据所述船锚参数、所述土体参数及所述水文参数，并采用太沙基极限承载力理论获得落锚深度的步骤包括：

采用太沙基极限承载力理论获得土体对船锚的作用力公式；

对所述作用力公式进行积分处理，以得到土体对船锚的做功公式；

根据所述船锚参数、水文参数以及动能公式获得船锚的最终能量；

根据能量守恒定律，将所述最终能量代入所述做功公式，以得到所述落锚深度。

在其中一个实施例中，根据所述船锚参数、所述土体参数及所述水文参数，并采用布辛奈斯克解获得土体应力公式的步骤为：

获得动力放大系数；

将所述动力放大系数代入布辛奈斯克解，以获得垂直方向的应力公式作为所述土体应力公式。

在其中一个实施例中，所述根据所述形状参数获取拖锚深度的步骤为：

确定所述拖锚深度H＝sin(α)×h，所述形状参数包括锚爪的最大张角α以及锚爪与锚冠长度之和h。