桶型基础负压沉贯阻力及渗流场特性研究

作     者：徐成根 江海涛 张雅茹 吴新云 高鹏 孙德成 王辉剑 XU Chenggen;JIANG Haitao;ZHANG Yaru;WU Xinyun;GAO Peng;SUN Decheng;WANG Huijian

作者机构：中广核如东海上风力发电有限公司江苏南通226000 浙江大学建筑工程学院浙江杭州310000 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311500 

基　　金：国家自然科学基金(51779220) 

出 版 物：《水利水电技术（中英文）》 (Water Resources and Hydropower Engineering)

年 卷 期：2024年第55卷第6期

页      码：182-195页

摘      要：【目的】在桶型基础的安装过程中,施加的负压不仅会给桶基提供向下的驱动力,与此同时负压还会使沉贯的过程中产生由外而内的渗流场,外部海水自桶外绕过端部之后向桶内渗流。为了探究和评估在该渗流场的作用下,周围土壤有效应力发生的变化,以及对桶基内外壁的摩擦力及端部承载力变化的影响,对均质海床和成层海床的沉贯阻力展开研究。【方法】应用有限元软件COMSOL Multiphysics,采用数值模拟的方法,分别建立饱和砂土、黏土以及成层土桶型基础沉贯安装过程中的二维轴对称模型,探究评估在渗流场作用下沉贯阻力的变化情况。【结果】结果显示:渗流场对桶型基础在砂土海床中的沉贯产生了明显的减阻效应,施加负压后沉贯总阻力降低超30%,而对黏土海床的影响较小,均质海床中的渗流场分布具有相似的特性。对于上砂下黏海床,由于黏土层对渗流的抑制,导致沉贯阻力较均质砂土增大20%,上黏下砂海床由于黏土层对负压的削弱,导致沉贯阻力较均质黏土增大36%。【结论】结果表明:施加的负压一方面为桶基提供了竖向力,另一方面减小了沉贯阻力。而成层海床情况比单一砂土、黏土海床更加复杂,在土壤条件分界处各渗流要素发生突变,较易引起桶基内部土壤的破坏。研究成果可对现场安装施工提供更加方便和有效的理论性指导。

主 题 词：桶型基础 负压沉贯 数值模拟 渗流特性 沉贯特性 

学科分类：082802[082802] 08[工学] 0828[工学-建筑类] 

D　O　I：10.13928/j.cnki.wrahe.2024.06.015

馆 藏 号：203128562...