桶式基础吸力沉贯试验研究

针对海上风电场单桶多隔舱基础开展沉贯试验研究,并通过土压计、应力计等科研传感器数据对基础沉贯阻力和侧壁变形进行分析。自重下沉阶段基础最大倾角约为1.2°,吸力下沉阶段初期将基础调平后,不再发生显著倾斜。对淤泥质土层中的钢制桶式基础,采用静力触探数据结合上限阻力系数获得的理论压差结果与实测值最为接近,并基于实测土压力获得了侧壁摩擦系数为0.23。施工期结构应力监测结果表明,最大应力发生于桶顶,侧壁在压差作用下发生显著挠曲。基于单桶多隔舱基础吸力沉贯过程中隔舱内压力基本保持一致的现象,提出一种将应力计布设于隔舱板,从而避免内外压差影响的传感器布设方案。

桶式基础沉贯阻力系数的理论研究

桶式基础在海洋工程中具有广阔应用前景,其安装可行性分析的核心是沉贯阻力计算。通过理论推导建立了基于土体强度指标和静力触探贯入阻力的两类桶式基础沉贯阻力计算方法之间的联系。对黏土,侧壁沉贯阻力系数可按黏聚力因子与锥尖阻力系数的比值确定;端部沉贯阻力系数可按条形地基承载力系数与锥尖阻力系数的比值确定。对砂土,侧壁沉贯阻力系数与侧压力系数和界面摩擦系数成正比,与基础形状系数和地基承载力超载压力系数成反比;端部沉贯阻力系数为形状系数的倒数。基于北海地质条件确定的沉贯阻力理论值与经验值相近,为沉贯阻力系数提供了理论基础。并针对我国海床地质条件,开展沉贯阻力系数研究。

饱和黏土中不同刚度单桩水平循环加载离心试验

对正常固结黏土中具有不同桩土相对刚度单桩基础的水平静力及循环承载特性开展离心试验研究。在相同土层及桩基埋深条件下,通过调整模型桩材料及桩身截面几何尺寸,实现桩土相对刚度调节,对比组包括刚性桩、柔性桩和半刚性桩。在加载试验前执行T-bar循环插拔试验,各组试验土体强度与弱化参数一致,验证了制样的可靠性。桩基归一化荷载-位移曲线初始刚度和归一化极限承载力均随桩土相对刚度系数增大而增大,表明桩土相对刚度系数可用于描述水平受荷桩静力承载特性。尽管刚性桩刚度受循环荷载的影响更大,其循环稳定桩侧刚度仍显著优于柔性桩结果。循环稳定桩侧刚度与静力刚度比值随桩土相对刚度增大而减低,从长期刚度控制的角度,不断增大桩径不利于长期稳定承载,可通过增大桩基埋深提升长期承载的稳定性。

负压桶基础沉贯试验研究与分析

作为新型基础,负压桶基础具有较好的技术经济性。针对负压桶施工关键控制指标土塞隆起率的控制,通过开展粉质黏土中的负压桶沉贯模型试验,研究不同负压加载模式对施工效率及土塞隆起率的影响。试验加载负压均位于DNV规范方法获得的所需负压和临界负压之间。相同贯入深度条件下,消散模式施加的负压值大于持荷模式,且较大单级荷载下的负压消散模式在保持一定施工效率的同时,对土塞隆起率的控制效果较优。理论分析表明,深度变化率越大内侧摩阻力越大,土塞越难以形成,并从超孔隙水压力结果解释了负压消散模式下的土塞隆起率降低机理。土压力分析结果表明:负压消散模式下桶内土体对桶壁的有效应力高于负压保持加载模式,前者的侧摩阻力也更大。