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筒型基础是一种比较常见的海上平台基础形式,具有节约成本和环保等优点,近年来开始被用作海上风机结构基础。沉放安装是筒型基础关键施工过程,也是其实现工程应用的前提,而目前其沉放过程还存在诸多问题。针对海上风机筒型基础沉放过程,结合现有研究和工程中存在的问题,通过模型试验和数值模拟方法,开展了砂土中筒型基础沉放过程筒—土作用研究,揭示了筒型基础静压沉放过程中的挤土效应、负压沉放过程中的减阻效应、沉放阻力与渗流特性以及复合筒型基础的负压沉放与调平特性,并在此基础上改进了已有沉放阻力和沉放所需负压的计算方法。本文主要研究工作和创新成果如下:(1)针对长径比(L/D)为1.0的传统筒型基础结构和长径比为0.33的宽浅式筒型基础结构,分别开展了筒型基础静压沉放试验,发现筒壁下沉过程中存在明显的挤土效应,使得周围土体应力水平大大提高;L/D=1.0基础还存在土塞效应,内侧土压力远大于外侧;端阻力在总沉放阻力中起主要作用;已有阻力计算方法不能准确预测筒型基础静压贯入阻力。在对试验数据分析的基础上,提出了一种能更准确地预测静压沉放阻力的、基于静力触探试验和静压管桩理论的计算方法。(2)针对目前负压沉放存在的问题,利用上述两个筒型基础开展了负压沉放试验,揭示了负压下沉过程中筒壁内、外侧摩擦力和端部阻力的变化规律,发现负压下沉时内侧摩阻力与端阻力大大减小,而外侧摩阻力几乎不变;现有临界负压是过于保守的,即使施加负压超过临界负压值也不会发生渗透破坏。并揭示了沉放减阻效果与施加负压之间的关系,改进了现有沉放所需负压计算方法。(3)针对海上风机复合筒型基础这一新型筒型基础结构,通过数值模拟和模型试验方法,开展了负压沉放与调平研究,揭示了其沉放和调平过程中负压与渗流特性,以渗流出口水力梯度为控制条件,建立了复合筒型基础沉放和调平临界负压计算公式,发现复合筒型基础沉放所需负压略小于未分舱基础情况;当复合式筒型基础在沉放过程中发生倾斜时,可通过抽吸升高舱体气体实现快速调平,且施加调平负压小于临界负压,在多个舱体内施加负压调平可以降低调平负压值。