[发明专利]一种直埋海缆去保护工作的射流设备的确定方法

权利要求书

1.一种直埋海缆去保护工作的射流设备的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、测定直埋海缆去保护工作段土体的土壤物理特性，包括：比重、密度、含水率、体积模量、剪切模量、摩擦角、黏聚力、临界破坏压力；

步骤二、根据土壤物理特性和土体射流破坏的必要条件：射流在土体表面半宽范围内的平均作用力大于土体的临界破坏压力，初步估计射流关键参数，包括：喷嘴出口的速度v₀、喷嘴出口直径d、水射流的靶距L；

步骤三、依据初步估计射流关键参数，在ANSYS中建立直埋海缆射流破土模型，划分网格，导出K文件；

步骤四、在LS_PREPOST中对K文件进行修改，使用ALE算法，定义材料、边界条件、接触、载荷、控制方程，得到修正K文件；

步骤五、将修正的K文件导入到LS_DYAN中进行求解分析，得到仿真模型；

步骤六、在LS_PREPOS中对仿真模型进行后处理，得到直埋海缆去保护工作的仿真结果；

步骤七、对仿真结果进行分析，若满足直埋海缆去保护工作的要求，则将步骤二初步估计射流关键参数作为准确的射流关键参数，若不满足直埋海缆去保护工作的要求，则调整初步估计的射流关键参数，重新执行步骤三至步骤六，直至确定准确的射流关键参数；

步骤八、根据准确的射流关键参数确定射流设备参数，包括：水泵扬程、射流直径、喷嘴安装方式、水泵的选型，指导射流设备选型与参数设计。

2.根据权利要求1所述的一种直埋海缆去保护工作的射流设备的确定方法，其特征在于：所述步骤一中，土壤物理特性的测定中，比重采用比重瓶法进行测定，密度采用环刀法进行测定，含水率采用烘干法进行测定，剪切模量和体积模量使用触探仪及K₀固结实验进行测定，摩擦角和黏聚力采用直剪实验进行测定，临界破坏应力通过三轴压缩实验进行测定。

3.根据权利要求2所述的一种直埋海缆去保护工作的射流设备的确定方法，其特征在于：所述步骤二中，射流在土体表面半宽范围内的平均作用力为：

其中，v₀为喷嘴出口的速度，ρ为海水的密度，d为喷嘴出口直径，α为喷嘴的水射流扩散角，l₀为水射流的等速核长度，L为水射流的靶距；

大于土体的临界破坏压力，先依据直埋海缆去保护工作的实际施工过程选取喷嘴出口直径d和水射流的靶距L，则可求出喷嘴出口的速度v₀的范围值，从而初步估计出射流关键参数：喷嘴出口的速度v₀、喷嘴出口直径d、水射流的靶距L。

4.根据权利要求3所述的一种直埋海缆去保护工作的射流设备的确定方法，其特征在于：所述步骤三中，建立直埋海缆射流破土模型中，先初步建立1/2射流模型尺寸，然后采用SOID_164实体单元，赋予4种空材料，将射流源(1)与水域(2)共节点，再建立土体模型和海缆模型，土体(3)与直埋海缆(4)要求共节点，并要求模型尺寸能够消除边界效应影响；在划分网格中，对模型进行网格划分，在射流破坏附近地水域网格与土体网格都要进行加密处理。