[发明专利]考虑锚泊线动力触底效应的海床沟槽三维形态预测方法

说明书

本发明公开了一种考虑锚泊线动力触底效应的海床沟槽三维形态预测方法，该方法为：步骤1)通过模拟土中段和水中段锚泊线的受力，获得锚泊线在一个循环内扫过的土体范围，经多次循环后得到稳定的锚泊线形态和受力状态；步骤2)基于稳定的锚泊线形态，计算获得锚泊线横向位移最大点和最深点，并将这两个点返回到步骤1)中再次计算，通过反复迭代可获得最终的稳定沟槽轮廓。本发明方法考虑了锚泊线横向运动，用于现场沟槽轮廓描述，也可用于工程三维沟槽轮廓的详细描述，可以为现场沟槽灾害防治提供重要依据。

技术领域

本发明属于海床灾害预测领域，具体涉及一种考虑锚泊线动力触底效应的海床沟槽三维形态预测方法。

背景技术

吸力锚通常埋入海床土体一定深度中，并在海床面以下设置锚眼以增加承载力，因此部分锚链将埋置在土体中。2014年，在西非几内亚湾海床调查中发现，一艘FPSO的运动导致锚泊线反复切入土体，导致吸力锚前方海床中出现了巨大沟槽(Bhattacharjee etal.，2014)。考虑到吸力锚失效风险，该工程重新安装了锚泊基础以及锚泊线。海床沟槽的存在带来了吸力锚失效风险，引起了工程界和学术界的广泛关注。

已有研究表明，沟槽的存在对吸力锚承载力产生严重不利影响，因此必须充分重视。要防治该工程灾害，首先应该理解其形成机制和演化过程，然后能在实际工程对沟槽轮廓进行预测和评估。目前，海床沟槽形成被认为与锚泊线和海床之间的相互作用有关(Sassi et al.，2017；Versteele et al.，2017)，但是由于以往研究未考虑锚泊线与海床的动力相互作用，也没有对海床沟槽三维形态进行分析，因此计算结果与实际工程沟槽轮廓有较大的偏差。

发明内容

针对上述背景技术中存在的缺陷，本发明提供一种考虑锚泊线动力触底效应的海床沟槽三维形态预测方法，该方法考虑了锚泊线横向运动，可用于现场沟槽轮廓描述，也可用于工程三维沟槽轮廓的详细描述。本发明方法可为现场沟槽灾害防治提供重要依据。

本发明采取以下技术方案：

一种考虑锚泊线动力触底效应的海床沟槽三维形态预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)：a.根据锚泊半径、水深、锚眼深度、锚泊线参数和土体性质，计算得到初始锚泊线形态和张力；预张锚泊线，以达到初始要求的锚泊线形态和张力；

b.设定导缆孔的循环运动路径，模拟浮式结构物的运动，从而得到土中段和水中段锚泊线的受力状态以及锚泊线引起扰动的土体区域范围；

c.步骤b经若干次循环后，锚泊线引起的扰动土体区域范围变得稳定，从而得到稳定的锚泊线形态和受力状态；

2)：a.根据步骤1)得到的稳定锚泊线形态，计算沟槽的最深点和横向位移最大点；

b.根据步骤a中的计算结果判断是否结束预测：若经若干次循环后获得稳定的沟槽轮廓，则直接输出步骤a的计算结果，所述的沟槽轮廓采用沟槽的最深点和横向位移最大点来描述；否则返回步骤1)中进行继续计算。

上述技术方案中，进一步地，所述的步骤1)中，锚泊线形态和受力状态具体为：