刘红军， 潘光来， 曹 磊

(1.中国海洋大学山东省海洋环境地质工程重点实验室， 山东 青岛 266100; 2.中国海洋大学环境科学与工程学院， 山东 青岛 266100; 3.青岛地矿岩土工程有限公司， 山东 青岛 266100)

海上风机所处的海洋环境极其复杂，波流作用会在桩基周围形成马蹄形漩涡和漩涡脱落，常常导致桩基周围受到局部冲刷[1]。海上风机基础形式有很多，主要以单桩为主，但桩长过大，易受极端海况及冲刷的影响。针对这一问题，本文提出了一种新型伞式吸力锚基础(USAF)，模型如图1所示。伞式吸力锚由主筒-1，筒裙-2，锚环-3，锚支-4，撑杆-5，伸缩钩-6组成。之前的研究[2-4]已经证明了USAF相比一般的吸力锚基础具有较低的成本和较高的承载性能。

图1 伞式吸力锚基础模型Fig. 1 Umbrella suction anchor foundation

过去数十年，单桩基础局部冲刷问题已经得到了广泛的研究，大多基于模型实验，数值模拟以及现场观测。Sumer等[5]发现桩后漩涡脱落是波浪冲刷的关键因素，桩前马蹄形漩涡、桩侧边缘的流线压缩是稳定流冲刷的关键因素。Sumer等[6]进一步开展了波流作用下单桩冲刷模型试验，桩基的迎流面马蹄形漩涡和背流面漩涡脱落是造成桩基周围局部冲刷的主要原因，如图2。李林普等[7]通过大量模型试验观察到大直径圆柱基底冲淤图大致呈W型，在圆柱前侧45°～90°出现最大冲刷深度，在Berkingham的基础上，得到了适用于浅海沙质海床下最大冲刷深度的计算公式。黄莹，佘昌莲等[8]探讨了平台桩基与波流的相互作用和波流与泥沙相互作用，结果与Sumer等一致，床面的剪切应力、泥沙的起动以及输砂率均可用于判断泥沙的运动状态。……