海上风电筒型基础内部土体负压和电渗加固方法研究

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1、海上风电筒型基础内部土体负压和电渗加固方法研究StudyontheNegativePressureandElectro-osmosisConsolidationMethodforInternalSoilofBucketFoundationforOffshoreWindTurbines工程领域：建筑与土木工程作者姓名：聂丽云指导教师：丁红岩教授企业导师：吴亚林高级工程师天津大学建筑工程学院二零一七年十一月独创性声明：年月摘要随着新能源的大规模开发，海上风电的发展逐渐受到人们的广泛关注。筒型基础是一种较新的海上

2、风机基础形式，呈顶端封闭、下端敞开的倒置筒状。我国近海领域分布着大量软黏土，其高压缩性和高含水率会使筒型基础内部土体产生不均匀沉降，对后期风机的运行产生不利影响，因此有必要提前使土体完成固结，来提高基础的承载能力。筒型基础被气浮拖运至指定位置下沉就位后，继续抽取舱内真空，通过负压原理，即真空预压法对筒内土体进行加固。同时为进一步提高加固效果，本文还提出真空预压-电渗法加固筒型基础。本文主要研究内容和成果如下：以直径30cm、高12cm的无分舱筒型基础模型内部土体作为研究对象，进行在淤泥质黏土中的加固试验，采

3、用真空预压法和真空预压-电渗法，共四种工况。试验结果表明真空预压-电渗法加固效果更好，加固后土体的含水率和强度值的变化量随着深度的增加而递减；电渗电极能够促进负压传递，加大土体的固结程度；筒型基础筒壁作为电渗阴极时，能量利用率较高，加固效果更好，但在土体深度方向的均匀性较差，加固效果随着离阳极距离的增加而减弱，土体电阻具有较大的不均匀性，钢筋电极附近的土体电阻较大，电极的布置会对电渗过程中土体电势的分布和走势产生影响。采用有限元软件ABAQUS与模型试验结果进行对比，验证数值模拟方法的有效性。进一步模拟无分

4、舱板和带分舱板的大尺寸筒型基础在真空预压法下的加固过程，对两种筒型基础的加固效果以及分舱板的影响作用进行研究。分析发现，两种筒型基础均取得明显的加固效果，加固前期土体沉降迅速，后期趋于稳定，土体孔压变为负值的深度为主要加固深度，负压在向下传递的过程中随深度和时间的增加不断损失。土体的超孔压逐渐消散，转化为有效应力。分舱板可增加土体的竖向排水通道，缩短渗流路径，有利于浅层土体的加固，同时也减小深层土体的排水速率和可加固土体的范围。关键词：筒型基础，加固，负压，电渗，分舱板IABSTRACTWiththelar

5、ge-scaledevelopmentofnewenergysources,thedevelopmentofoffshorewindpowerhasgraduallyattractedwidespreadattention.Bucketfoundationisanewtypeofoffshorewindturbinefoundationandintheshapeofaninvertedcylinder,withaclosedtopandanopenbottom.Thereisalargeamountofso

6、ftclayintheoffshoreareainChina.Thehighcompressibilityandwatercontentwillcauseunevensettlementofthesoilinsidethebucketfoundation,whichisdisadvantageoustotheoperationofthewindturbine.Therefore,itisnecessarytoconsolidatethesoilinadvancetoimprovethebearingcapa

7、cityofthefoundation.Afterthebucketfoundationisairhauledtothedesignatedlocationandsunkenintothesoilbymeansofnegativepressure,itisconvenienttoreinforcethesoilinsidebucketbyusingthevacuumpreloadingmethodtoimprovethebearingcapacityandstabilityofthebucketfounda

8、tion.Inordertofurtherimprovethereinforcementeffect,thispaperalsoputsforwardthevacuumpreloadingcombinedwithelectro-osmosismethodtostrengthenthebucketfoundation.Themainresearchcontentsandresultsareasfollowing:T