钢圆筒振沉阻力与振动加速度关系的模型试验研究

姜瑛; 杨双宇; 曹永; 王仁杰; 王凤云; 王胤

doi:10.3724/j.gyjzG23082103

钢圆筒振沉阻力与振动加速度关系的模型试验研究

doi: 10.3724/j.gyjzG23082103

姜瑛¹,
杨双宇²,
曹永¹,
王仁杰²,
王凤云¹,
王胤^2, ,

1. 海洋石油工程股份有限公司, 天津 300461;
2. 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室, 辽宁大连 116024

基金项目:

中国石油天然气集团公司石油科技中青年创新基金（Z2022SYFNT1009）。

详细信息

作者简介:
姜瑛，硕士，高级工程师，主要从事海油工程方面的研究。

通讯作者:
王胤，教授，博士生导师，主要从事海洋岩土工程研究，y.wang@dlut.edu.cn。

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出版历程
- 收稿日期: 2023-08-21
- 网络出版日期: 2026-04-11
- 刊出日期: 2026-03-20

Model Experimental Study on Relations Between Sinking Resistance and Vibration Acceleration of Steel Cylinders

1. Offshore Oil Engineering Co., Ltd., Tianjin 300461, China;
2. State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian Technology University, Dalian 116024, China

摘要

摘要: 钢圆筒基础的应用正随着海上工程的发展而不断拓展，而振动沉贯是安装钢圆筒基础的重要方法。为探究钢圆筒基础振沉阻力的变化规律，利用一套自主开发的模型试验系统，对模型箱中的基础模型施加高频振动荷载，在分层土体中开展了一系列不同最大振动加速度下的模型基础振动沉贯试验，研究振动加速度对振沉阻力、超孔隙水压变化规律和振动沉贯速率的影响。通过平板贯入试验测定了静载条件下的筒-土摩擦特征值，并将实测值与现行Mizutani法计算值进行对比。研究发现：系统的最大振动加速度对振动沉贯过程的影响显著；在相同的场地和设备条件下，最大振动加速度越大的工况，振沉速率也越快，振沉阻力相对静压沉贯阻力的降低程度与振动加速度呈正相关，而基于Mizutani方法得到的振沉阻力有大幅度的高估倾向，工程应用中偏于保守。
- 大直径钢圆筒基础 /
- 模型试验 /
- 振动加速度
Abstract: The application of steel cylindrical foundations is expanding because of the development of offshore engineering， and vibration penetration is a crucial method for installing these foundations. To investigate the variation pattern of driving resistance in steel cylindrical foundations， a model testing system was employed to subject the foundation model within a model box to high-frequency vibration loading. A series of model foundation vibration penetration tests were conducted in stratified soil under varying maximum vibration accelerations. The study examined the effects of vibration acceleration on driving resistance， excess pore pressure variation， and vibration penetration rate. Through plate penetration tests， the static friction characteristics between the cylinder and soil were determined. A comparison was made between the current Mizutani method and actual measurements. The research findings highlighted the significant impact of the maximum vibration acceleration of the system on the vibration penetration process. Under identical site and equipment conditions， scenarios with higher maximum vibration acceleration exhibited faster vibration penetration rates. The driving resistance， relative to static penetration resistance， demonstrated a notable reduction that was positively correlated with vibration acceleration. Notably， driving resistance estimated through the Mizutani method displayed a substantial tendency to be overestimated， leading to conservatism in engineering applications.
- large diameter steel cylindrical foundation /
- model test /
- vibration acceleration

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