砂土中海上風(fēng)機(jī)筒型基礎(chǔ)沉放過程筒-土作用研究.pdf

1、筒型基礎(chǔ)是一種比較常見的海上平臺(tái)基礎(chǔ)形式，具有節(jié)約成本和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，近年來開始被用作海上風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。沉放安裝是筒型基礎(chǔ)關(guān)鍵施工過程，也是其實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用的前提，而目前其沉放過程還存在諸多問題。
　　針對(duì)海上風(fēng)機(jī)筒型基礎(chǔ)沉放過程，結(jié)合現(xiàn)有研究和工程中存在的問題，通過模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬方法，開展了砂土中筒型基礎(chǔ)沉放過程筒—土作用研究，揭示了筒型基礎(chǔ)靜壓沉放過程中的擠土效應(yīng)、負(fù)壓沉放過程中的減阻效應(yīng)、沉放阻力與滲流特性以及復(fù)合筒型基礎(chǔ)的

2、負(fù)壓沉放與調(diào)平特性，并在此基礎(chǔ)上改進(jìn)了已有沉放阻力和沉放所需負(fù)壓的計(jì)算方法。本文主要研究工作和創(chuàng)新成果如下：
　?。?）針對(duì)長(zhǎng)徑比（L/D）為1.0的傳統(tǒng)筒型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)徑比為0.33的寬淺式筒型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，分別開展了筒型基礎(chǔ)靜壓沉放試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)筒壁下沉過程中存在明顯的擠土效應(yīng)，使得周圍土體應(yīng)力水平大大提高；L/D=1.0基礎(chǔ)還存在土塞效應(yīng)，內(nèi)側(cè)土壓力遠(yuǎn)大于外側(cè)；端阻力在總沉放阻力中起主要作用；已有阻力計(jì)算方法不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)筒型基礎(chǔ)靜壓

3、貫入阻力。在對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，提出了一種能更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)靜壓沉放阻力的、基于靜力觸探試驗(yàn)和靜壓管樁理論的計(jì)算方法。
　?。?）針對(duì)目前負(fù)壓沉放存在的問題，利用上述兩個(gè)筒型基礎(chǔ)開展了負(fù)壓沉放試驗(yàn)，揭示了負(fù)壓下沉過程中筒壁內(nèi)、外側(cè)摩擦力和端部阻力的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)負(fù)壓下沉?xí)r內(nèi)側(cè)摩阻力與端阻力大大減小，而外側(cè)摩阻力幾乎不變；現(xiàn)有臨界負(fù)壓是過于保守的，即使施加負(fù)壓超過臨界負(fù)壓值也不會(huì)發(fā)生滲透破壞。并揭示了沉放減阻效果與施加負(fù)壓之間的關(guān)系

4、，改進(jìn)了現(xiàn)有沉放所需負(fù)壓計(jì)算方法。
　?。?）針對(duì)海上風(fēng)機(jī)復(fù)合筒型基礎(chǔ)這一新型筒型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，通過數(shù)值模擬和模型試驗(yàn)方法，開展了負(fù)壓沉放與調(diào)平研究，揭示了其沉放和調(diào)平過程中負(fù)壓與滲流特性，以滲流出口水力梯度為控制條件，建立了復(fù)合筒型基礎(chǔ)沉放和調(diào)平臨界負(fù)壓計(jì)算公式，發(fā)現(xiàn)復(fù)合筒型基礎(chǔ)沉放所需負(fù)壓略小于未分艙基礎(chǔ)情況；當(dāng)復(fù)合式筒型基礎(chǔ)在沉放過程中發(fā)生傾斜時(shí)，可通過抽吸升高艙體氣體實(shí)現(xiàn)快速調(diào)平，且施加調(diào)平負(fù)壓小于臨界負(fù)壓，在多個(gè)艙體內(nèi)施加負(fù)