風(fēng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行往往依賴于地基基礎(chǔ)的可靠穩(wěn)定，其巖土問題是ZD之一：

1. 巖土地質(zhì)分層及土性分類的問題

2. 巖土參數(shù)指標(biāo)優(yōu)化選取問題

3. 樁土相互作用問題

4. “環(huán)境-海床-基礎(chǔ)-支撐-機(jī)組”一體化設(shè)計(jì)計(jì)算問題

5. 地震液化及軟土震陷問題

6. 軟弱土長(zhǎng)期循環(huán)荷載作用下強(qiáng)度、剛度弱化問題

7. 欠固結(jié)、超固結(jié)及結(jié)構(gòu)性土基礎(chǔ)相關(guān)問題

8. 鋼管樁土塞問題

9. 施工時(shí)溜樁或拒錘問題

10. 淺層沖刷防護(hù)問題

11. 不良地質(zhì)作用及對(duì)應(yīng)的選址、沉樁、嵌巖樁成孔、成樁設(shè)計(jì)施工問題……

• 海床有區(qū)域性，依賴經(jīng)驗(yàn)及鉆探技術(shù)，對(duì)設(shè)計(jì)施工影響大；

• 取不到樣及關(guān)鍵樣缺失：砂、夾層薄層互層；

• 分層較粗人為因素大：工程師，關(guān)鍵層位、層厚。

• 試樣封裝、運(yùn)輸、制備擾動(dòng)：含水率及孔隙比等基本物理指標(biāo)不符；

• 即時(shí)試驗(yàn)問題：常規(guī)、特種試驗(yàn)；

• 參數(shù)指標(biāo)試驗(yàn)問題及應(yīng)用問題：各類參數(shù)優(yōu)化選取；CU；CD；UU；淤泥質(zhì)；夾層互層？

• py/tz/qz曲線未修正（小樁徑），結(jié)論是偏危險(xiǎn)；

• m法更不適用，參數(shù)敏感、范圍寬泛、主觀性大；

• 接觸問題、群樁效應(yīng)問題。

整體而言復(fù)雜問題數(shù)值模擬方法適宜。

• 優(yōu)化結(jié)構(gòu)，消除冗余的主要設(shè)計(jì)、校核手段；

• 設(shè)計(jì)指標(biāo)優(yōu)化和標(biāo)準(zhǔn)匹配；地震波輸入；

• 荷載組合優(yōu)化；前置化條件與目標(biāo)輸出的匹配統(tǒng)一。

• 時(shí)程過程的超孔隙水壓力上升有效應(yīng)力降低分析，淺表層砂層厚的高烈度區(qū)，本構(gòu)；

• 地震液化判定方法及評(píng)價(jià)；

• 軟土震陷問題指標(biāo)反應(yīng)。

• 小頻率大波長(zhǎng)長(zhǎng)期循環(huán)荷載；

• 影響深度、弱化規(guī)律；

• 土性指標(biāo)、軟化系數(shù)。

• 先期固結(jié)應(yīng)力，現(xiàn)固結(jié)應(yīng)力關(guān)系：判定進(jìn)一步可能產(chǎn)生的附加壓縮或卸荷松弛；

• 預(yù)固結(jié)的UU或CU強(qiáng)度試驗(yàn)；

• 接觸問題、群樁效應(yīng)問題。結(jié)構(gòu)性土問題：結(jié)構(gòu)性破壞是否強(qiáng)于抗剪破壞。

• 對(duì)樁承載力、剛度影響；

• 沉樁影響分析；

• 深厚砂層問題、入土深度問題、間歇時(shí)間問題等沉樁影響分析及預(yù)測(cè)；

• 軟弱土及慣性溜樁啟動(dòng)、停止超前評(píng)判預(yù)測(cè)問題；

• 設(shè)備選型問題。

• 淺表層土性及沖刷問題判定：深度、流速、土質(zhì)；

• 防護(hù)問題。

• 各類不良地質(zhì)作用，地災(zāi)情況：淺層氣、滑坡、障礙物等；

• 嵌巖樁設(shè)計(jì)施工、沉樁、成孔、沉渣、下鋼筋籠、海上環(huán)境的水下灌注、成樁、花崗巖球狀風(fēng)化等各類問題。

為了優(yōu)化海上風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)方案，風(fēng)機(jī)的位置可能會(huì)進(jìn)行多次修改。

首先需要對(duì)整個(gè)區(qū)域進(jìn)行基本的地球物理探測(cè)，并根據(jù)地球物理探測(cè)的結(jié)果確定CPT（靜力觸探）網(wǎng)絡(luò)；然后根據(jù)CPT和地球物理測(cè)試結(jié)果，選定一些位置進(jìn)行土體鉆孔取樣，建立地質(zhì)模型用于CPT數(shù)據(jù)解釋-包括建立局部相關(guān)性；再使用地質(zhì)模型預(yù)測(cè)新風(fēng)機(jī)位置的土體剖面；確定ZZ的風(fēng)機(jī)位置后，在選定的增加位置和鉆孔處再次進(jìn)行CPT，有時(shí)可能會(huì)要求保證貫入到海床以下40m。這個(gè)過程可能需要?dú)v經(jīng)數(shù)年時(shí)間。

而ZZ的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)主要是依據(jù)CPTU數(shù)據(jù)。

孔壓靜力觸探相對(duì)于常規(guī)靜力觸探而言主要優(yōu)勢(shì)在于：

• CPTU量測(cè)孔壓靈敏度很高，能夠分辨2cm薄層土性變化，使有可能進(jìn)行有效應(yīng)力分析；

• 估算土的滲透性、固結(jié)系數(shù)等甚至是動(dòng)力參數(shù)，這是常規(guī)不具備的優(yōu)勢(shì)；

• 評(píng)價(jià)各類土層工程性質(zhì)和巖土設(shè)計(jì)參數(shù)的獲取，結(jié)合試驗(yàn)，直接作為數(shù)值模型的輸入條件；

• 區(qū)分排水、部分排水、不排水狀態(tài)，滿足各類需要；

• 連續(xù)的，提高分層可靠性和精度，各類土層時(shí)；

• 根據(jù)測(cè)試指標(biāo)判斷土塞情況；

• 貫入機(jī)理類似打樁，精確指導(dǎo)施工。

目前在海上開展靜力觸探試驗(yàn)主要有四種方式：平臺(tái)式靜力觸探、近岸式靜力觸探、海床式靜力觸探、鉆孔式靜力觸探。而這其中，又以海床式靜力觸探Z為便捷、GX，受歡迎。

MANTA的貫入力分為100kN和200kN兩種型號(hào)。

MANTA-200是一款可以貫入套管的海床CPT系統(tǒng)，套管可以支持在軟土中進(jìn)行CPT試驗(yàn)，以防止過早終止試驗(yàn)。

MANTA-100是同級(jí)別中Z緊湊的一款系統(tǒng)，可以應(yīng)用于水深4000m，可以僅通過一根臍帶纜實(shí)現(xiàn)供電、通訊、提升。

連續(xù)貫入驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是MANTA的心臟，可以確保設(shè)備的貫入力完全傳遞到鉆桿上，不會(huì)發(fā)生像常規(guī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)那樣容易出現(xiàn)的打滑現(xiàn)象。這樣使得探頭的貫入深度可以達(dá)到85m以上。

自2012年以來的一些數(shù)據(jù)：

• 僅一套設(shè)備12個(gè)月內(nèi)完成了3500m的CPT測(cè)試

• 生產(chǎn)記錄：在60個(gè)小時(shí)內(nèi)完成了36個(gè)20m的CPT測(cè)試

• 一次性貫入的ZD貫入深度為86m（就我們所知道的）

MANTA的用戶

ZG香港：

• Bachy Soletanche - Sambo JV

• Gammon Construction

• Lam Geotechnics

• Geotechnics and Concrete and Engineering (GCE)

• China Harbour Engineering Company (CHEC)

其他地區(qū)：

• Dredging International Asia Pacific (DIAP)(新加坡)

• Marine Sampling Holland (MSH)(荷蘭)

• G-tec（比利時(shí)）

• Jan de Nul（比利時(shí)）

• STFA-SGTM Nador（摩洛哥）

• STFA（土耳其）

參考文獻(xiàn)：

[1] 狄圣杰，ZG電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，海上風(fēng)電基礎(chǔ)設(shè)計(jì)施工的巖土問題思考及解決方案，海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)設(shè)計(jì)施工ZT研討會(huì)

[2] Tom Lunne，NGI，CPT在海上風(fēng)電開發(fā)中的重要性，2019海洋靜力觸探及巖土工程測(cè)試技術(shù)研討會(huì)

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