1.题目:
Dynamic characteristics of marine silty-sand in South Yellow Sea, China
(
中国南黄海海相粉砂的动态特征
)
2.关键词:
海洋土壤;
共振柱试验;
动态三轴试验;
动态剪切模量;
阻尼比
目前,全球海上风电建设正在快速增长,其中中国海上风力涡轮机数量领先。
这些涡轮机中约有60%至70%位于江苏省南黄海近海地区。
尽管该地区经常受到海浪和地震的影响,但缺乏对当地海洋土壤动态特征的全面研究,这阻碍了海洋工程设计的发展。
本研究通过结合共振柱和动态三轴测试对海洋粉砂进行一系列测试来弥补这一差距。该研究考察了小应变尺度和大应变尺度下的各种动态参数,同时考虑了土壤的相对密度、动态负荷频率和循环应力比(CSR)。实验结果表明,动态剪切模量的衰减与经典的H-D模型吻合较好。此外,阻尼比随循环载荷而增加,直到在0.5%至0.8%的动态剪切应变下达到峰值,随后由于液化而迅速降低。此外,在无排水剪切条件下,海相粉砂的破坏行为对相对密度比动态加载频率更敏感。相对密度为73%的土壤的临界CSR约为0.18。而对于相对密度为53%的土壤,则约为0.12。
实验结果为该领域的海洋工程设计提供了有价值的见解和参数。
4.引言:
目前,全球许多沿海国家正在大力推进海上工程和海洋可再生能源的探索。这导致了海上项目开发的显着热潮,包括海上风电场和岛屿码头。
截至2021年底,全球海上风电累计装机容量已达57吉瓦,比上年大幅增长58%。此外,海上风电占全球风电总装机容量的7%.自21世纪初以来,中国在推动这一增长方面发挥了重要作用,逐步接受了海上风电技术。经过十多年的发展,中国目前拥有世界上最大的海上风电机组装机容量,海上风电场的发展速度空前快,发展前景广阔。
本文的目标区域位于江苏省南黄海潮间带。
近海地区为滨海海滩地貌,是中国海上风电场最集中的地区。
目前,海上风电场的装机容量占全国总装机容量的60%至70%。覆盖层厚度相当大,土壤成分主要由粉砂、粉质土和粉质粘土组成,深度为40至60米。
值得注意的是,泥地表面下有一层20米厚的粉砂,容易发生土壤液化。这种粉砂在自然地基条件下的工程特性存在缺陷。
此外,考虑到海洋环境中风浪荷载的普遍挑战,仅基于统计土壤特征的建筑设计是不够的。此外,江苏北部沿海断层横贯整个地区,导致许多历史地震记录。因此,进行额外的实验测试以检查当地海洋土壤在动态载荷条件下的力学行为至关重要。
本研究采用
大应变水平共振柱试验和动态三轴试验相结合的方法
,对海相粉砂进行了一系列全面的实验。该研究涵盖了多种因素,包括土壤相对密度、长期波浪作用和地震激发频率,以及各种循环应力比。在整个动态三轴测试中,在排水和未排水条件下进行了一千多次循环。研究结果揭示了动态剪切模量和阻尼比随循环次数的变化和趋势。此外,还观察到临界过孔水压力比和比循环应力比(CSR)值的存在可能成为土壤变形破坏的指示性因素。
这些参数为海上工程项目的开发提供了重要的岩土工程见解,特别是对于海上风力涡轮机基础等结构,在海洋工程建设领域是必不可少的。
6.研究结论:
通过共振柱试验和动态三轴试验,研究了江苏省南黄海风电场海相粉砂的小应变动力学特性。
对粉砂在不同相对密度、动载荷频率和循环应力比(CSR)下的各种动力参数进行了测试和分析
。
根据目前的研究,可以得出以下结论:
1)
使用小应变尺度下的共振柱试验和大应变尺度下的动态三轴试验来测定动态剪切模量。
H-D模型有效地拟合了整个应变范围内的动态剪切模量衰减,“s”约为2.0,“r”约为0.06%。
2)
当剪切应变较小时,阻尼比逐渐增加,在动态剪切应变的0.5%至0.8%左右达到峰值,随后下降(由于液化)。
剪切模量降至初始值的1%以下,通常为0.3%至0.5%,液化后刚度几乎完全丧失。