近海吸力锚监测试验

　　项目类别：近海吸力锚监测试验

　　某近海海工竖向吸力锚基础拉压离心试验

　　1.项目概况

　　锚泊设备的性能是海岸与海洋工程重点关注的问题。海洋浮式结构（海上石油钻井平台、浮式生产储油卸油装置和水下悬浮隧道等）和近海结构物（海上风电场等）的稳定性与抗风浪能力与所选择的锚泊设备直接相关。其中，竖向吸力锚的基本结构是一个底部开口的圆柱钢筒，通过吸力锚的自重下沉到海底底床上，然后静置片刻使筒内与周围海水形成密闭状态，随后使用锚体顶部的排水泵将锚体内部的海水抽出，由于通过阀排出海水的速率大于孔隙水渗透进入的速率，导致锚体内压力不断降低。不断降低的压力最终将大于锚体与土体之间的摩擦阻力，此时，锚体会逐渐沉入海床内部。最后，全部沉入海床时[1]。因此，研究大直径竖向吸力锚基础的力学特性和承载机制对提高海工和港工结构物的稳定性、抗风浪能力等具有重要意义。

　　图1 海洋系泊系统

　　2.服务内容

　　（1）本项目需为项目方提供孔压传感器和土压传感器标定指导服务、固定锚中传感器安装设计指导和远程数据分析服务。

　　（2）为本项目提供的孔压传感器需实时记录在黏土和饱和砂土中大直径吸力锚拉压过程中（土体扰动过程）超静孔隙水压力和土压力数据。

　　（3）本项目使用的孔压传感器要求具有微型化（直径≤10mm），传感器需开设安装螺纹、耐高离心加速度≥200g，分辨率≤0.005kPa（记录土体内孔隙水压力变化），量程≥1MPa；土压传感器要求具有微型化（直径≤12mm），耐高离心加速度≥200g，分辨率≤0.10kPa；更为重要的是要求孔压传感器和土压传感器可适应海水环境（海浪荷载、台风荷载）。

　　（4）本项目要求孔压传感器故障率≤5%，土压传感器故障率≤10%，工况持时≥30天。

　　（5）为本项目提供的仪器型号为DSP-II孔压传感器和ESP-II土压传感器，主要参数见表1。

　　表1.该项目所布设仪器具体情况

　　3.项目实况与代表数据

　　（1）试验设备

　　该离心试验采用DC-2200鼓式离心机系统，最大容量：600g-t，最大离心加速度：200g，最大载荷：200g下3000kg(g×载荷最大600000g·kg)，配置双鼓槽，大鼓槽外直径2.2m，内直径1.1m，可装载3吨土体，在最大加速度200g工况下，可模拟约1000m长、80m高、140m宽的岩土模型，小鼓槽宽度为0.3m。

　　（2）试验材料

　　采用华东某地区软黏土为试验土体，土的比重为2.7，内摩擦角为32°；砂土则采用福建标准中细砂，粒径分布0.06~0.4mm，土的比重为2.65，内摩擦角为33.7°

　　（3）部分试验结果

　　图4 黏土试验中超静孔隙水压力和土压力监测数据

　　4.服务评价

　　本次近海海工竖向吸力锚基础拉压离心试验历经90天，DSP-II孔压传感器和ESP-II土压传感器记录的数据为海工和港工结构物的稳定性、抗风浪能力提供了重要资料。

　　用户评价：DSP-II孔压传感器和ESP-II土压传感器具有良好的稳定性、使用寿命长，可很好的适用于复杂的海工环境（高离心加速度、循环加载、海水腐蚀）。