《考慮沖刷、液化效應的近海樁群承載性能演化模型研究》是依託上海交通大學，由周香蓮擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：考慮沖刷、液化效應的近海樁群承載性能演化模型研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：周香蓮
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於波流荷載的特殊性和海洋土的複雜應力狀態，使得波流誘發海床沖刷、液化致使樁基承載力下降的機理非常複雜。本項目將採用理論研究、模型試驗和工程套用三個方面，利用互溶多相流理論和彈塑性多孔介質耦合模型進行海床液化動態演化過程模擬，揭示海洋環境下海洋土體液化及大變形規律。結合VARANS造波理論，構建考慮沖刷、液化效應的近海樁群承載性能演化計算模型，研究海洋環境下樁基與海床動力相互作用，探求群樁在沖刷、液化前後承載性能變化規律，揭示海洋環境下樁基承載性能退化機理。建立樁基服役期承載性能評估體系，評估樁基安全性及潛在風險。本項目的順利實施，對於評估海床沖刷、液化狀況，改善樁基承載力，提高結構可靠性，保證風電樁基在整個服役期內安全運營有重要的科學意義。對推動海洋土動力學和海洋工程的發展，進一步促進海上能源運輸和海上風電場的建設，保證海洋能源可持續發展，具有重大的戰略意義。
結題摘要
由於波流荷載的特殊性和海洋土的複雜應力狀態，使得波流誘發海床沖刷、液化致使樁基承載力下降的機理非常複雜。本項目採用理論研究、模型試驗和工程套用對課題“考慮沖刷、液化效應的近海樁群承載性能演化模型研究”開展研究。具體研究內容包括：（1）建立波浪、海流聯合作用下多孔介質土計算分析模型。使用考慮流體速度以及固體位移加速度的u-p動力模型，多層次開展海洋土變形、液化等問題的研究。研究Stokes波、橢圓餘弦波、隨機波對海床動力回響。考慮海床的塑性，使用考慮移動邊界的一維海床累積液化模型，對一維模型中的切應力計算方法做出改進，同時將模型推廣到二維。（2）建立三維波浪-樁基-海床動力模型。該模型包含波浪和海底子模型的三維綜合數值模型，將三維水動力模型與多孔介質海床計算方法相結合，考慮群樁不同特性對海床及樁基力學性狀的影響；進行帶平台和不帶平台樁基礎的綜合比較，分析平台對樁基礎承載性能的影響。（3）進行波浪作用下有樁和無樁下海床土體力學特性模型試驗。對波浪荷載作用下砂土和粉土海床孔隙水壓力回響進行研究，分析海床孔隙水壓力的變化情況以及海床的液化情況。（4）建立海洋樁基礎沖刷計算模型。採用泥沙沖刷模型預測沉積物的起動、侵蝕和沉積。研究穩定流下群樁周圍局部沖刷的機理；研究海洋環境下群樁在沖刷、液化前後承載性能變化規律，揭示海洋極端災害環境下樁群承載破壞機理。（5）項目成果在上海市科委“創新行動計畫”—“海上風電場220KV海纜敷埋施工技術及設備研究”子課題—“海上風電場220KV海纜敷埋施工理論研究”中得到套用。採用本項目中波浪-海床-結構物計算模型，對海上風電場220kv海纜的敷埋及回填保護進行理論研究，為工程的順利實施提供了理論支撐。該項目的順利實施，對於評估海床沖刷、液化狀況，改善樁基承載力，提高結構可靠性，保證風電樁基在整個服役期內安全運營有重要的科學意義。有助於推動海洋土動力學和海洋工程的發展，進一步促進海上能源運輸和海上風電場的建設，保證海洋能源可持續發展，具有重大的戰略意義。
