[01268245]海上风电吸力基础沉贯与承载特性的理论创新与工程应用

依托国家自然科学基金等项目，针对海上风电吸力基础沉贯机理、服役期承载理论等关键科学问题进行深入研究，研发试验装备和配套技术，创新分析理论和设计方法，经过十余年的努力攻关，取得一系列标志性创新成果。

研发了模拟风-浪-流一体化模型试验系统和试验技术;提出了复杂分层地基中吸力基础沉贯安装精准吸力预测方法以及沉贯砂土渗流破坏判别标准;创建了“吸力基础-海洋土体”相互作用的复合承载力理论模型;发明了吸力基础沉贯及复杂受荷过程中基础-土体相互作用的细观规律研究方法;提出了吸力基础“沉贯-服役承载-回收”全过程的稳定性评价方法和基础优化设计理论。

该成果相关计算理论已在我国江苏、广东、福建、广西等沿海地区海上风场的吸力基础设计中得到推广应用，实现了海上风电结构的安全、经济和高效施工和运行，取得了显著的经济和社会效益，助力国家新能源开发利用及“双碳”目标的达成。

重要科学发现包括：1.研发了与海上风电吸力基础配套的模拟风-波浪共同作用的海工基础多向复杂试验加载系统。

证实了裙式吸力基础的承载力较传统吸力基础显著提高;加载系统首次实现模型试验中风荷载、波浪荷载、叶轮转动产生的动力荷载和竖向荷载（模拟结构自重）同时不共向施加;基于多自由度加载理念，实现不共向加载过程中模型及上部结构的变形协调问题;研发吸力基础沉贯土塞量测系统和方法，应用于阐述裙式吸力基础沉贯机理系统已在山东科技大学、福州大学等高校投入使用。

2. 揭示了沉贯过程中吸力基础与土体相互作用机理，提出了基础沉贯理论，突破了吸力基础仅可在细砂及以下细颗粒饱和土体中沉贯的认识局限;发现了沉贯过程中土体颗粒迁移流动规律，阐明了基础沉贯渗流场演化本质;得到了基础沉贯阻力和所需吸力的计算理论;阐释了基础-土体界面弱化机理，构建了、吸力基础沉贯与土体相互作用理论。研究成果已应用于我国海上风电吸力基础沉贯安装设计。

3. 阐明了吸力基础在复杂海洋环境下的承载特性，提出了基础服役承载稳定性评价理论和方法。

提出了水准标记位移拟合法揭示基础破坏失稳规律，发现了吸力基础运动模式，并阐明了其承载机理。

发现了基础周围土体变形演化规律，并创造性的应用于基础承载力计算理论。

揭示了上拔过程中，吸力基础内部被动吸力发展规律，阐释了基础内部土体渗流破坏诱发的条件及原因，构建了基础抗拔承载力计算理论。

提出了高频震动-高压注水联合回收吸力基础方法，阐明了基础拔出回收机理，提出了裙式吸力基础优化选型理论。