波浪作用下海床失稳引起海上风机桩基础破坏的机理研究

基本信息
批准号:51209083
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:张继生
学科分类:
依托单位:河海大学
批准年份:2012
结题年份:2015
起止时间:2013-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张弛,严士常,朱瑞虎,隋倜倜,居尧
关键词:
波浪荷载近海风能场流固土耦合弹塑性模型海床失稳
结项摘要

Offshore wind energy is one of important ocean resources and renewable energies, and its energy extraction has played an important role in national development. Pile foundation is widely adopted in the construction of offshore wind farm system, and its unexpected fault/damage may cause serious accident or tragedy. In marine environment, wave-induced seabed instability is one of the key factors leading to the failure of pile foundation. To understand the failure mechanics of offshore pile foundation, it is essential to study the wave-seabed-pile interaction and its induced seabed instability. This project aims to investigate the impact of porous seabed on wave propagation and the wave-induced seabed response around pile foundation by theoretical analysis, laboratory experiment and numerical simulation. The Navier-Stokes equations, Biot's porous medium theory and poro-elastoplastic model are applied to study the failure mechanics of pile foundation due to wave-induced seabed instability, and the system for estimating the stability and functionality of offshore pile foundation will be improved. The research results will provide guidelines and technical supports in the design, management and maintain of offshore pile foundation, significantly protecting the pile foundation from damage/failure caused by wave-induced seabed instability.

近海风能作为一种重要的海洋资源和可再生能源,其开发和利用已成为国家可持续发展战略的重要组成部分。近海风能场修建于海床多孔介质,建设中通常采用桩基础支撑,桩基础的设计不当或维护不周可能直接导致灾难性事故。在海洋环境中,波浪作用下海床土体失稳是桩基础破坏的主要原因之一,研究波浪-海床-桩基础的相互作用及海床失稳对桩基础的影响机理是揭示桩基础破坏现象的关键。本项目采用理论分析、模型试验和数值计算相结合的研究方法,基于Navier-Stokes水动力方程、Biot多孔介质理论和土体弹塑性本构模型,预测海床多孔介质对波浪传播演变的影响以及波浪作用下桩基础附近的海床动力响应,阐明海床失稳对桩基础破坏的影响机理。本项目的研究成果可为我国海上风电场的桩基础设计、管理和维护提供可靠科学依据和有效预测工具,对有效防治海床失稳和桩基础破坏具有重大的理论和工程应用价值。

项目摘要

近海风能作为一种重要的海洋资源和可再生能源,其开发和利用已成为国家可持续发展战略的重要组成部分。近海风能场修建于海床多孔介质,建设中通常采用桩基础支撑,桩基础的设计不当或维护不周可能直接导致灾难性事故。在海洋环境中,波浪作用下海床土体失稳是桩基础破坏的主要原因之一,研究波浪-海床-桩基础的相互作用及海床失稳对桩基础的影响机理是揭示桩基础破坏现象的关键。本项目采用理论分析、模型试验和数值计算相结合的研究方法,基于Navier-Stokes水动力方程和Biot多孔介质理论,预测海床多孔介质对波浪传播演变的影响以及波浪作用下桩基础附近的海床动力响应,探讨了波浪与粉砂质海床土体相互作用机理、波流共同作用及其海床土体响应特性、波浪-海床-桩基础相互作用及海床失稳机理等。研究成果已发表SCI检索论文5篇,获得海洋工程科学技术奖二等奖1项。本项目的研究成果可为我国海上风电场的桩基础设计、管理和维护提供可靠科学依据和有效预测工具,对有效防治海床失稳和桩基础破坏具有重大的理论和工程应用价值。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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