海床表层软土对宽浅式筒型基础承载特性影响研究_练继建

2026/01/28

　　[PDF精选推荐]、宽浅式筒型基础竖向承载力研究_刘梅梅_练继建_杨敏_王海军

　　内容提示：文章编号：１００５⁃９８６５（２０２２）０３⁃０００１⁃０９海床表层软土对宽浅式筒型基础承载特性影响研究练继建 １，２，３ ，翁珮瑶 ２ ，郭耀华 ２ ，王海军 １，２ ，杨 旭 ２（１． 天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 ３０００７２；２． 天津大学 建筑工程学院，天津３０００７２；３． 河北工程大学 水利水电学院，河北 邯郸 ０５６０３８）摘 要：近海海床表层多为软黏土或淤泥质土，为探究海床表层软土对海上风电宽浅式筒型基础承载特性的影响，以中国广东某海域风电场为背景，通过有限元分析的方法，研究竖向、水平、弯矩荷载作用下软土层厚度和土体强度对基础极限承载力、破坏模式以及筒基土压力分布的影响。 研究结果表明：当软土层厚度小于 Ｈ／２（Ｈ 为筒裙高度）时，单向...

　　文章编号：１００５⁃９８６５（２０２２）０３⁃０００１⁃０９海床表层软土对宽浅式筒型基础承载特性影响研究练继建 １，２，３ ，翁珮瑶 ２ ，郭耀华 ２ ，王海军 １，２ ，杨 旭 ２（１． 天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 ３０００７２；２． 天津大学 建筑工程学院，天津３０００７２；３． 河北工程大学 水利水电学院，河北 邯郸 ０５６０３８）摘 要：近海海床表层多为软黏土或淤泥质土，为探究海床表层软土对海上风电宽浅式筒型基础承载特性的影响，以中国广东某海域风电场为背景，通过有限元分析的方法，研究竖向、水平、弯矩荷载作用下软土层厚度和土体强度对基础极限承载力、破坏模式以及筒基土压力分布的影响。 研究结果表明：当软土层厚度小于 Ｈ／２（Ｈ 为筒裙高度）时，单向荷载作用下宽浅式筒型基础极限承载力随软土层厚度的增加呈线性减小的趋势；当软土层厚度大于 Ｈ／２ 后，承载力降低速率逐渐增大。 表层软土的存在，使得塑性区范围缩小，软土层内土体塑性破坏更加明显。 竖向荷载作用下，随软土层厚度的增大，筒顶承载先减小后增大，筒内侧摩阻力先增大后减小；水平荷载和弯矩作用下，筒侧被动土压力的降低是引起软土覆盖地基中基础承载能力降低的主要因素。关键词：宽浅式筒型基础；表层软土；极限承载力；地基破坏模式；土压力中图分类号：Ｐ７５１； ＴＵ４４７ 文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．１６４８３／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００５⁃９８６５．２０２２．０３．００１收稿日期：２０２１⁃０６⁃２４基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１９０９１８８）作者简介：练继建（１９６５⁃），男，福建建瓯人，博士，教授，从事水工结构及风电结构方面研究。 Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｊｊｌｉａｎ＠ ｔｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎＩｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｓｏｆｔ ｔｏｐ ｓｏｉｌ ｏｎ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｗｉｄｅ⁃ｓｈａｌｌｏｗｂｕｃｋｅｔ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅｓＬＩＡＮ Ｊｉｊｉａｎ １， ２， ３ ， ＷＥＮＧ Ｐｅｉｙａｏ ２ ， ＧＵＯ Ｙａｏｈｕａ ２ ， ＷＡＮＧ Ｈａｉｊｕｎ １， ２ ， ＹＡＮＧ Ｘｕ ２（１． Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓａｆｅｔｙ， Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｔｉａｎｊｉｎ ３０００７２， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＣｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｔｉａｎｊｉｎ ３０００７２， Ｃｈｉｎａ； ３． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ ａｎｄ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈａｎｄａｎ ０５６０３８， Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｓｅａｂｅｄ ｔｙｐｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ａ ｌａｙｅｒ ｏｆ ｓｏｆｔ ｃｌａｙ ｏｒ ｓｉｌｔ． Ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｏｆｔ ｔｏｐ ｓｏｉｌ ｏｎ ｔｈｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙｏｆ ｔｈｅ ｗｉｄｅ⁃ｓｈａｌｌｏｗ ｂｕｃｋｅｔ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅｓ， ｔａｋｉｎｇ ａ ｗｉｎｄ ｆａｒｍ ｉｎ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ， Ｃｈｉｎａ ａｓ ｔｈｅ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ， ｕｌｔｉｍａｔｅｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ， ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎ ｓｏｆｔ ｔｏｐ ｓｏｉｌ ｏｆ ｖａｒｙｉｎｇ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ａｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｕｎｄｅｒ ｖｅｒｔｉｃａｌ，ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ａｎｄ ｂｅｎｄｉｎｇ ｍｏｍｅｎｔｓ ａｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｐｌａｙｅｒ ｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ Ｈ／２ （Ｈ ｉｓ ｔｈｅ ｂｕｃｋｅｔ ｈｅｉｇｈｔ）， ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｗｉｄｅ⁃ｓｈａｌｌｏｗ ｂｕｃｋｅｔ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｌｉｎｅａｒｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｆｔ ｔｏｐ ｓｏｉｌ． Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｐ ｌａｙｅｒ ｉｓ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ Ｈ／２， ｔｈｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｏｆｔ ｌａｙｅｒ， ｔｈｅ ｐｌａｓｔｉｃ ｃｏｌｌａｐｓｅ ａｒｅａ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｌａｓｔｉｃ ｆａｉｌｕｒｅ ｉｎ ｓｏｆｔ ｔｏｐ ｓｏｉｌ ｂｅｃｏｍｅｓ ｍｏｒｅ ｏｂｖｉｏｕｓ．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｌｏａｄ， ｔｈｅ ｂｕｃｋｅｔ⁃ｔｏｐ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｆｉｒｓｔ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｏｐ ｓｏｉｌ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｅｘａｃｔｌｙ ｏｐｐｏｓｉｔｅ ｔｏ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂｕｃｋｅｔ ｓｉｄｅ． Ｕｎｄｅｒ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｌｏａｄ ａｎｄ ｂｅｎｄｉｎｇ ｍｏｍｅｎｔ， ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｐａｓｓｉｖｅ ｓｏｉｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅｂｕｃｋｅｔ ｓｉｄｅ ｉｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒ ｔｈａｔ ｃａｕｓｅｓ ｔｈｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ｗｉｄｅ⁃ｓｈａｌｌｏｗ ｂｕｃｋｅｔ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ； ｓｏｆｔ ｔｏｐ ｓｏｉｌ； ｕｌｔｉｍａｔｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ； ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅ； ｓｏｉｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ２０３０ 年碳达峰、２０６０ 年碳中和的提出，为我国能源结构转型和发展指明了方向与目标。 风力发电相比第 ４０ 卷第 ３ 期２０２２ 年 ５ 月海 洋 工 程ＴＨＥ ＯＣＥＡＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶｏｌ． ４０ Ｎｏ． ３Ｍａｙ ２０２２