[发明专利]一种海上风电桩水平力载荷试验的试验方法

说明书

本发明涉及一种海上风电桩水平力载荷试验的试验方法，包括以下步骤：S1、在模型箱中按照规定要求填装试验用土；获取CPTU基准参数；确定模型桩直径D，在桩安装位打入模型桩；S2、设置变形预估水平区域，其边缘包括两个半径边缘线和一个圆弧边缘线；S3、半径边缘线附近设有多个径向测量线，相邻测量线之间夹角为α，圆弧边缘线附近设有多个同心的圆弧测量线，相邻圆弧边缘线的间距为L；径向测量线和圆弧测量线上设有多个测量点；S4、对模型桩施加水平荷载F，各个测量点处进行测量，得到各个测量点处的试验用土的CPTU测量值；S5、CPTU测量值与CPTU基准参数进行对比，确定每根径向测量线和圆弧测量线处的试验用土的情况，确定塑性变形水平区域。

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，具体涉及一种用于海上风电桩水平力载荷试验的试验方法。

背景技术

随着经济社会不断发展，我国对于绿色清洁能源的需求不断增加，海上风电是一种洁净无污染的可再生能源，能量效益相对陆上风电更高，且占用土地资源更少，正在世界范围内快速发展。大直径单桩基础是海上风机最为常见的基础形式，伴随海上风机尺寸的不断增加，复杂风浪荷载作用下桩基的水平承载力逐渐成为控制海上风机安全性与稳定性的关键因素。

孔压静力触探（piezocone penetration test, 以下简称CPTU）是岩土工程领域一种重要的原位测试方法。该方法通过贯入装置将一定规格的圆锥形探头以规定的速率匀速贯入土层中，可以连续量测贯入过程中探头受到的锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力。CPTU目前主要用于土层划分与工程分类、土层物理力学指标估算、场地液化判别、地基土与桩基承载力估算等。CPTU具有对土体扰动小，精确度高，操作简单等优点，可以在现场原位应力状态下测试土层的物理力学性能，是海上风电桩基设计的重要参考依据。

在现有技术中，海上的复杂环境为桩基水平力载荷试验和原位测试的实施造成了较大困难，现场原位测试时取得的数据影响因素过多，难以分析，因此海上桩基水平承载力预测研究很难有效开展，更难以确定在水平力载荷下桩侧土的塑性变形情况。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种海上风电桩水平力载荷试验的试验方法，通过模拟试验的方式，能够准确测量桩侧土的塑性变形范围。

为实现上述目的，本发明提供了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，试验装置包括模型箱、底座、水平定位系统、CPTU测量系统、CPTU贯入系统和水平加载系统，所述模型箱用于填装试验土，所述底座固定在模型箱上方，所述模型箱中设有用于安装模型桩的桩安装位，所述水平加载系统安装在底座上且位于桩安装位后侧，所述水平加载系统能够对安装在桩安装位的模型桩施加向前的水平载荷F；所述水平定位系统包括安装在底座上的定位驱动机构、以及安装于定位驱动机构的贯入移动座，所述CPTU测量系统包括安装在贯入移动座上的CPTU探头，所述CPTU贯入系统安装于贯入移动座并与CPTU探头连接，能够驱动CPTU探头竖向上下移动；所述模型箱在桩安装位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在水平方向上移动使得CPTU探头达到测量工作区域的各个位置的上方；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，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，确定模型桩的尺寸，包括模型桩的直径D，在桩安装位打入模型桩。

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