碎石保护结构防护海底管线的机理及模型试验研究

摘要

近海海底管线会在港口锚地处因船舶走锚而受到损害,碎石结构能够防护管线免受走锚的危害,因此研究碎石结构的防护机理对保护管线有重要意义。采用极限平衡方法分析了走锚状态下土楔对形状复杂的商用霍尔锚的作用力,提出了锚冠和锚爪的受力计算模式,采用3种不同几何相似比的模型锚在模型槽中进行了拖锚试验。模型试验的结果与计算结果相互吻合。锚体整体受力分析的结果表明,霍尔锚在从砂土进入碎石保护层后因力矩不平衡引起锚体翻转,使锚爪尖位置上移而远离埋设的管线,从而使管线避免走锚的伤害。该机理也通过模型试验得到验证。此外,不同试验锚重的归一化结果还说明,霍尔锚锚爪在碎石中的稳定入土深度约为爪长的0.45,拖曳力为2.5倍锚重,可为碎石结构设计参考。