[发明专利]一种海上风电桩水平力载荷试验的试验方法

权利要求书

1.一种海上风电桩水平力载荷试验的试验方法，用于测量在水平载荷下桩侧土的塑性变形范围，塑性变形范围在水平面上形成一个塑性变形水平区域，所述试验方法采用试验装置进行，所述试验装置包括模型箱、底座（1）、水平定位系统（2）、CPTU测量系统、CPTU贯入系统（3）和水平加载系统（5），所述模型箱用于填装试验土，所述底座（1）固定在模型箱上方，所述模型箱中设有用于安装模型桩（7）的桩安装位（6），所述水平加载系统（5）安装在底座（1）上且位于桩安装位（6）后侧，所述水平加载系统（5）能够对安装在桩安装位（6）的模型桩（7）施加向前的水平载荷F；所述水平定位系统（2）包括安装在底座（1）上的定位驱动机构、以及安装于定位驱动机构的贯入移动座（21），所述CPTU测量系统包括安装在贯入移动座（21）上的CPTU探头（4），所述CPTU贯入系统（3）安装于贯入移动座（21）并与CPTU探头（4）连接，能够驱动CPTU探头（4）竖向上下移动；所述模型箱在桩安装位（6）的前侧设有测量工作区域，所述定位驱动机构能够驱动贯入移动座（21）在水平方向上移动使得CPTU探头（4）达到测量工作区域的各个位置的上方，其特征在于：所述试验方法包括以下步骤：

S1、在模型箱中按照规定要求填装试验用土；利用CPTU测量系统和CPTU贯入系统（3），获取未经桩基扰动时试验用土的CPTU基准参数；根据原型工况设计模型试验的相似比，确定模型桩（7）的尺寸，包括模型桩的直径D，在桩安装位（6）打入模型桩（7）；

S2、在模型桩（7）的前侧设置一个扇形的变形预估水平区域（8），所述变形预估水平区域（8）的圆心位于模型桩（7）中心轴线，且变形预估水平区域（8）关于过模型桩（7）中心且沿前后方向的水平载荷定位线（12）对称，所述变形预估水平区域（8）的边缘包括两个半径边缘线（81）和一个圆弧边缘线（82）；

S3、在变形预估水平区域（8）的半径边缘线（81）附近设有多个径向测量线（9），径向测量线（9）过模型桩（7）中心，相邻测量线之间夹角为α，在变形预估水平区域（8）的圆弧边缘线（82）附近设有多个与圆弧边缘线（82）同心的圆弧测量线（10），且相邻圆弧测量线（10）的间距为L；在径向测量线（9）和圆弧测量线（10）上设有多个测量点（11）；

S4、通过水平加载系统（5）对模型桩（7）施加一个向前的水平荷载F，通过水平定位系统（2）带动CPTU探头（4）到各个测量点（11）的上方，通过CPTU测量系统和CPTU贯入系统（3）在各个测量点（11）处进行测量，得到各个测量点（11）处的试验用土的CPTU测量值；

S5、将步骤S4中的CPTU测量值与步骤S1中的CPTU基准参数进行对比，确定每根径向测量线（9）和圆弧测量线（10）处的试验用土的情况，确定塑性变形水平区域。

2.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于：所述步骤S5包括：

S51、设定变形判断条件，将径向测量线（9）上的测量点（11）的CPTU测量值与CPTU基准参数进行对比，没有超过变形判断条件时将径向测量线（9）记为A型径向测量线（9），超过变形判断条件时将径向测量线（9）记为B型径向测量线（9）；将圆弧测量线（10）上的测量点（11）的CPTU测量值与CPTU基准参数进行对比，没有超过变形判断条件时将圆弧测量线（10）记为A型圆弧测量线（10），超过变形判断条件时将圆弧测量线（10）记为B型圆弧测量线（10）；

S52、根据相邻的A型径向测量线（9）和B型径向测量线（9），确定塑性变形水平区域的径向边缘，根据相邻的A型圆弧测量线（10）和B型圆弧测量线（10），确定塑性变形水平区域的圆弧边缘，从而确定实际的塑性变形水平区域。

3.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于：所述步骤S4中，对测量点（11）的试验用土进行测量时，CPTU贯入系统（3）将CPTU探头（4）贯入测量过程中，当CPTU探头（4）所测量的数据不再变化或者变化情况在规定范围内时，停止CPTU探头（4）贯入。

4.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于：还包括步骤S6：根据处于实际的塑性变形水平区域内的径向测量线（9）上各个测量点（11）的CPTU测量值，确定这些测量点（11）处的塑性变形深度，然后确定塑性变形范围的塑性变形深度情况。