海上风电复合筒型基础粉质黏土下沉试验分析

复合筒型基础的沉放是一项关键施工过程.沉放时土体在施工负压下受到扰动,土体中土压力和孔隙水压力发生变化,对沉贯阻力造成影响.针对复合筒型基础的沉放过程,在粉质黏土中开展了大比尺模型试验.试验中监测了基础舱内压力、周围土体的土压力及孔隙水压力的变化.通过理论计算,对试验模型沉贯所需负压进行预测,并将试验施加负压与预测负压进行对比.试验结果表明:基础周围土体土压力和孔隙水压力在负压作用下均减小,且筒壁内侧土体土压力减小程度大于外侧土体;沉放过程中基础发生倾斜时,通过向高舱处抽负压可以有效调整基础的倾斜度;预测负压大于试验施加负压,当使用Houlsby提出的计算方法计算筒型基础在粉质黏土中的沉贯阻力时,摩擦系数建议取0.3.     

复合筒型基础临界负压试验分析

吸力沉贯是复合筒型基础安装的关键环节之一，施加的吸力值决定安装的成败．施加吸力值过小，无法下沉，吸力值过大容易发生渗透破坏，造成安装失败．本文通过室内模型试验研究了复合筒型基础在不同深度处的临界负压，并与现有的理论公式进行了对比分析．结果表明，适用于单筒基础的临界负压公式计算得到的吸力值小于试验中测得的临界负压，SR公式可以用于预测沉放过程的临界负压．试验发现加载等级对复合筒型基础临界负压的影响较小．基于试验结果对现有筒型基础的临界负压公式进行了修正，为复合筒型基础模型试验的安装提供支撑.     

筒型基础负压沉贯的物性参数动态模型

分析筒型基础负压沉贯的特点,首先,由有效应力原理和瞬时质量守恒原理确定了渗流方程和应力场方程;其次,建立了新的土颗粒本构关系,利用J2流动理论及各向同性硬化原理计算土体颗粒在渗流力作用下的弹塑性变形,利用离散元法求解土体骨架的体应变;然后,在此基础上导出了筒型基础负压沉贯流固耦合的孔隙度、渗透率等动态物性参数模型;最后,利用导出的模型进行了实例计算,检验了模型的理论性.     

海上桶型基础平台负压下沉渗流场的数值分析

采用有限元-无限元方法对负压作用下的海上桶型基础周围海底土体的渗流场进行数值计算与分析，给出了桶型基础负压下沉渗流场的分布规律和渗流量，流速分布以及水力坡降的计算方法，计算结果令人满意，为桶型基础的设计提供了依据。     

张力腿平台整体式负压基础沉贯及抗拔模型实验

张力腿平台是一种理想的深海开发平台.桶形基础是目前世界上新式基础形式,其适用的土质范围、水深范围及环境荷载均相当宽广.如果能将桶形基础应用于张力腿平台,则会使张力腿平台更加经济实用.实验中使用一种自主设计的桶形基础模型沉贯及抗拔实验仪器,进行相应的模型实验,以探索将桶形基础应用于张力腿平台的实用性.实验证明水头驱动力可以代替泵抽吸实现桶基沉贯,实验装置较好地模拟了张力腿受动载荷作用的工作情况,初步探求了动载荷对桶形基础的影响.     

黏土中桶形基础负压下沉阻力及土塞发展试验

桶形基础负压下沉时下沉阻力和土塞发展是桶形基础施工中的两个关键性问题.针对此问题,进行了不同土体中桶形基础下沉特性的模型试验,测量试验过程中土塞隆起高度、桶体下沉位移及施加负压值的大小.试验结果表明,当施加的负压大于所需负压时桶体才会下沉,并且土塞是阻碍桶体下沉的最主要原因.在负压下沉过程中,土塞隆起参数分别为74%,和105%,,并且当反向地基承载力破坏发生时,更多土体将会进入桶内.在实际工程中,桶内土塞的发展应作为负压下沉时施工控制的关键技术指标,并且需要对其进行实时监控,避免施工上的困难和对桶体稳定性的影响.     

基于孔压静力触探试验估算桩周土孔隙水压力

根据桩、锥在软黏土中贯入的特点,用小孔扩张理论模拟其贯入过程,推导出桩、锥贯入时产生的超静孔隙水压力解析式.基于该解析解,研究了贯入过程中桩和孔压静力触探探头在对应位置产生的孔隙水压力之间的理论关系.孔压静力触探试验成果、理论计算值与现场桩周孔隙水压力监测数据对比分析结果表明,利用孔压静力触探试验预估沉桩瞬时产生的孔压...     

砂土中静压管桩在不同沉桩速度下的模型试验研究

在室内对静压管桩贯入过程中施加不同的沉桩速度,探究在不同沉桩速度完成后,测得的各个桩深处的土压力大小,以及桩端阻力与压桩力之间的关系。得出静压管桩沉桩速度大小对桩贯入一段时间后测得的土压力影响不大,而对于贯入过程中的桩周土压力是有影响的。桩端阻力在一定深度范围内呈线性增加的,沉桩速度不同造成相同深度处压桩力大小的不同,桩端残余压力也是计算桩承载力的一部分,不可忽略。     

双壁静压开口管桩贯入及承载特性试验研究

为了更进一步研究黏性土地基上静压桩贯入及承载特性,通过在桩身安装光纤光栅(FBG)以及在桩顶安装温度自补偿传感器,对双壁开口模型管桩的沉桩和单桩承载特性进行研究。结果表明:压桩力、桩端阻力、桩侧摩阻力随着贯入深度的增加而增大,且桩端阻力为沉桩过程的主要阻力,沉桩结束时占比为66.7%。相比于外管,内管桩侧摩阻力和桩身轴力均较小。荷载-位移曲线为陡降型,最大沉降为47.72 mm,极限荷载为6.3 kN,是沉桩终压力的2.48倍。试桩内管桩身轴力在土塞高度范围内以及外管桩身轴力在桩长范围内随着桩身埋深逐渐减小。内管桩侧摩阻力仅在土塞高度的范围内随着深度逐渐增加;外管桩侧摩阻力在荷载小于7.0 kN时,随着深度呈先增大后减小的趋势,当桩顶荷载达到7.0 kN时,随着深度逐渐增大。在各级荷载作用下桩端阻力占桩顶荷载的比例为53.6%～65.1%,表现出了较好的端承桩性状。研究结果对双壁开口管桩内外管贯入及承载特性的研究具有重要的意义。     

海上风电吸力桶基础地震分析

为进行海上风电吸力桶基础地震安全评估,选取欧洲北海砂质海床中典型的吸力桶基础,基于三维砂土液化大变形统一本构模型,通过OpenSees有限元开源平台进行三维动力计算,分析了吸力桶基础的地震变形和倾覆转角。吸力桶基础的地震变形具体如下:基础产生一定的水平位移震荡,最终累积发展为大变形;桶基发生严重的不均匀沉降,桶基后部出现一定程度的上移;倾覆转角不断增加,最终达0.8°以上,远超过规范规定的安全稳定运营值,后期无法运营;基础转动中心在地震过程中不断调整;地震中海床孔压上升,桶基内出现一定的负孔压,可以提高抗倾覆承载力,地震结束时负压区消散。海床液化深度约3m,桶基前部产生刺入海床破坏。海床地震液化加剧了吸力桶基础的变形和倾覆,严重影响着海上风机的安全运营。