[發明專利]一種模擬海上風電樁施工過程中固化土沖刷的試驗方法

有效

• 申請號: 202111004069.8
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113700055B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 鐘天雪;汪瀟;石宇
• 申請（專利權）人: 江蘇坤澤科技股份有限公司
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;E02D33/00;E02D1/00
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 徐彪

本發明公開了一種模擬海上風電樁施工過程中固化土沖刷的試驗方法，包括固化土自流填坑模擬、固化土填坑完成至固化過程中的沖刷模擬以及固化成型后的固化土沖刷模擬，本發明可以對固化土成型固化過程進行實驗模擬，提供固化土的海下澆注固化全過程的目測資料，模擬動水條件下固化土在樁周形成防護結構的機制；模擬各流速作用下固化土的沖刷情況；模擬長期水流作用下固化土防護層的沖刷深度與流失率。

技術領域：

本發明涉及一種模擬海上風電樁施工過程中固化土沖刷的試驗方法。

背景技術：

在風電單樁基礎沉樁后，樁周海床流速較無樁時提高0.5-1倍，流速的提升打破了海床原先的沖淤平衡：海流在樁柱周圍會形成馬蹄渦，樁柱后側形成交替的尾渦渦線，樁側流線收緊，同時樁體前側還會形成向下的回流，這些流場的變化使得樁體附近泥沙輸移量增加，引發沖刷。隨著底流掏蝕作用的發展，沖刷坑逐漸加深，將不斷降低海上風機的穩定性，嚴重的可致風機失穩、倒塌，造成重大損失，故需采取必要的防沖刷措施，在樁周海床面構建有效地保護區域，予以保證樁基穩定。

固化土由于粘聚力指標高，抗沖刷能力強，與樁基貼合性好，固化成型后邊界可形成緩坡，不易產生沖刷啟動，結構整體性好，施工便捷高效等特點，已逐漸被使用至海底的沖刷防護。

但是由于高含水率固化土防沖刷技術還是處于起步階段，對于其在水環境下的固化機理、動水條件下的自流狀態、樁周紊流作用下抗沖刷的機制和成效等，仍存在非常大的研究和拓展空間。

因此，為了進一步探索高含水率固化土在海流作用下自流固化的過程，揭示其防沖刷機理、方式和效果，量化固化土在澆注及固化過程中的沖刷損失情況，需要一種模擬固化土沖刷的實驗方法與裝置。

發明內容：

本發明是為了解決上述現有技術存在的問題而提供一種模擬海上風電樁施工過程中固化土沖刷的試驗方法。

本發明所采用的技術方案有：

一種模擬海上風電樁施工過程中固化土沖刷的試驗方法，包括如下步驟：

1）固化土泥漿自流填坑模擬：

設置三個相同的具有沖坑的模擬箱，在每個模擬箱上均連接進水管道與出水管道，將三根模擬樁固定于三個模擬箱的沖坑內，調整三根進水管道內的水流速在0.5-1.5m/s內并以相同的速度進入每個模擬箱內，將三根澆注管伸入三個模擬箱內，對應向三個沖坑內同時澆入固化土泥漿，使得固化土泥漿在動水條件下流平沖坑；在固化土泥漿流平沖坑后停止澆入，抽出澆注管，根據三根澆注管澆入固化土泥漿的總量計算澆注過程中固化土泥漿的流失率；

2）固化土泥漿填坑完成至固化過程中的沖刷模擬：

固化土泥漿流平沖坑后保持相同的水流速度繼續沖刷，從澆入固化土泥漿時開始計時2小時后，保持一根進水管道內的水流速不變，同時調整另外兩根進水管道內的水流速分別對應以1.6-2.0m/s和2.1-3.5m/s的速度范圍進入對應的模擬箱內，對三個模擬箱內處于固化過程中的固化土泥漿進行連續沖刷4個小時，從澆入固化土泥漿到此時為第一個周期，共6個小時；按照第一個周期內同樣的沖刷方式再重復沖刷2個周期共12個小時后，同時關閉三根進水管道，根據每個模擬樁上的刻度讀取固化成型后固化土的沖刷深度，然后將三個模擬箱內固化成型后的固化土取出用干毛巾將表面擦干，通過排水法測量取出的固化土體積，計算固化過程中的流失率；

3）固化成型后的固化土沖刷模擬：