海上風(fēng)電基礎(chǔ)仿生草防沖刷試驗(yàn)

朱嶸華, 王恒豐, 陳鵬宇, 曾俊輝, 張融圣

(1. 浙江大學(xué) 海洋學(xué)院, 浙江 舟山 316021;2. 陽(yáng)江海上風(fēng)電實(shí)驗(yàn)室, 廣東 陽(yáng)江 529500)

0 引 言

海上風(fēng)電基礎(chǔ)(簡(jiǎn)稱“基礎(chǔ)”)作為海上風(fēng)電機(jī)組的支撐結(jié)構(gòu)，保障了海上風(fēng)機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。由于海洋環(huán)境復(fù)雜多變，基礎(chǔ)周圍的砂土起動(dòng)后，基礎(chǔ)在波流共同作用下容易被沖淘出巨大的沖刷坑。一旦沖刷坑形成，基礎(chǔ)周圍海床地基的土抗力將會(huì)減弱，從而造成基礎(chǔ)承載力下降，引起風(fēng)機(jī)變形失效[1-2]。針對(duì)基礎(chǔ)沖刷嚴(yán)重的現(xiàn)狀，在實(shí)際工程中出現(xiàn)了眾多防沖刷技術(shù)方案。目前，應(yīng)用較為普遍的有拋石、砂被等防護(hù)手段，但這些方法容易造成二次沖刷，往往需要多次后期維護(hù)[3]。因此，亟須開發(fā)一種更有效且經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)防沖刷方案。

仿生草防沖刷技術(shù)是依據(jù)海洋仿生學(xué)原理開發(fā)研制的一種海洋結(jié)構(gòu)物防沖刷保護(hù)手段。仿生草采用耐海水浸泡、抗長(zhǎng)期沖刷的高分子材料加工制成，并通過混凝土塊壓載、沙袋壓載、錨定等方式固定于海洋結(jié)構(gòu)物附近的海床上[4]。在20世紀(jì)80年代中期，英國(guó)某些研究機(jī)構(gòu)開始探討并開發(fā)仿生草防護(hù)技術(shù)，到了90年代中期，仿生草防沖刷技術(shù)在歐美部分國(guó)家開始推廣應(yīng)用，其主要用于海底管纜的沖刷防護(hù)。我國(guó)于90年代開始研究及應(yīng)用仿生草技術(shù)，同樣聚焦于海底管線的沖刷防護(hù)，并在埕島勝利油田、平湖油氣田等工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行應(yīng)用[5-6]。

針對(duì)仿生草的防沖刷原理，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開展相關(guān)研究：FATHI-MOGHADAM等[7]根據(jù)試驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果，得到仿生草在水下的糙率與高度、密度及仿生草形態(tài)有關(guān)，其中對(duì)高度的變化最為敏感；……