海底管线是海上油气田中的主要运输设备,由于海底管线一般直接铺放在海床表面,安装方式经济便捷,其在海洋油气开发中的应用也越来越广泛。而海底管线的稳定性是管线安全设计中的非常重要的一部分,管线的失稳将导致灾难性后果,如泄露造成爆炸和环境污染等。海底管线直接平铺在海床上,受到波浪和海流引起的载荷的作用,而这些载荷通过管又作用到海床上,水动力载荷、管、土之间的相互作用,使得这个问题变得非常复杂。海床稳定性分析的目的就是要使管线在这三者的相互作用下保持稳定性,即保证管线不发生侧向位移或侧向位移不超过某一规定值。不确定因素对海底管线稳定性的影响是必不可免的。不确定性又包括随机的不确定性及模糊的不确定性。如管线的几何尺寸、材料特性、水动力载荷和土壤参数等都具有随机性,而管线失稳与否这个概念本身就存在模糊性。为了更全面的分析海底管线的海床稳定性,必须考虑这些不确定性因素的影响,使得分析结果更加安全可靠。本文针对海底管线海床稳定性问题进行了相关的研究,采用动态稳定性分析法对管线的稳定性进行了分析。应用贝叶斯网络法和模糊逻辑法分别考虑海底管线稳定性问题中随机不确定性和模糊不确定性的影响,对海底管线的稳定性进行风险评估。主要工作如下:(1)海底管线海床稳定性分析对海底管线海床稳定性问题进行了完整的分析,比较了各种稳定性分析方法和水动力载荷模型的优缺点,最后用动态稳定性法对海底管线稳定性进行分析。首先建立海底管线和海床的有限模型,再将计算得到的时变水动力载荷加载到管线的节点,最后用有限元法求得管线的动力响应。动态稳定性分析是借助有限元软件ABAQUS来完成的,水动力载荷模型为Fourier系数模型。分析结果表明:采用动态稳定性法能够精确地模拟水动载荷、管、土之间的动态响应,从而准确地确定使管线稳定性满足要求的必要条件;与Morison公式相比,用Fourier系数法计算得到的水动力载荷更符合实际情况。(2)基于贝叶斯网络法的海底管线海床稳定性风险评估考虑海底管线动态稳定性分析中不确定性因素的影响,应用贝叶斯网络对管线的稳定性进行评估。通过确定海底管线稳定性问题中的不确定性因素,建立输入和输出变量间的因果关系,即建立贝叶斯网络,应用贝叶斯理论求得管线位移的概率分布。分析结果表明:在海底管线的动态稳定性分析中,考虑不确定性因素的影响是非常有必要的,而贝叶斯网络法可以有效的处理参数的随机不确定性问题,得到精确的结果。(3)基于模糊逻辑法的海底管线海床稳定性风险评估考虑海底管线动态稳定性分析中模糊不确定性因素的影响,应用模糊逻辑管线的稳定性进行评估。对输入变量进行模糊化处理,通过模糊理论进行模糊推理,得到输出的模糊集合,用去模糊化方法得到清晰的输出。结果表明:模糊逻辑法能够对复杂系统建模,应用模糊逻辑法来考虑海底管线稳定性分析中的模糊不确定性是可行的。