原標題：鱗片結構讓海底“拔罐”更牢固！中國石油大學(華東)這一研究取得新進展

來源：青島日報社/觀海新聞

原標題：鱗片結構讓海底“拔罐”更牢固！中國石油大學(華東)這一研究取得新進展

來源：青島日報社/觀海新聞

青島日報社/觀海新聞1月7日訊 日前，中國石油大學（華東）儲運與建筑工程學院李大勇教授團隊在海上風力發電吸力基礎研究方面取得新進展，相關研究成果《一種新型仿生海上風電基礎：鱗片式吸力基礎》發表在能源領域權威期刊《可再生與可持續能源評論》。論文第一作者為李大勇，通訊作者為博士后吳宇旗，中國石油大學（華東）為第一署名單位。該研究得到國家自然科學基金和中國博士后科學基金項目的聯合資助。

開發海上風能，減少化石能源消耗，推進能源體系清潔、低碳發展，是保障我國能源安全和實現“碳達峰、碳中和”目標的重要途徑之一。2022年中國海上風電裝機總容量達30.51GW，占全球海上風力發電裝機容量的44.44%，中國海上風電裝機容量已穩居世界第一，風機技術研發也處于世界領先水平。海上風機的基礎結構是保障其安全運行的關鍵，但施工造價占比高達25~35%。尋求新型基礎結構及其安裝技術革新，以降低基礎工程造價，成為海上風電場建設的首要問題。

吸力基礎是一種底部開口、頂端的薄壁圓桶結構，具有安裝速度快、適用水深范圍廣、無需使用大型駁船及打樁設備等優點，大大降低了施工費用。吸力基礎海底安裝原理與“拔罐”類似，在安裝時將吸力基礎定位到設計位置，將內部海水抽出，使內部壓力減小，出現負壓。此時外部水壓大于內部壓力，在壓力差作用產生下沉力，吸力基礎逐漸下沉直至設計深度。不過，傳統吸力基礎在沉貫安裝及服役過程中仍存在缺陷，例如安裝過程中桶壁阻力過大和土塞過高將導致吸力基礎安裝不到位，造成基礎服役期間承載力損失。基礎沉貫結束后內部土塞與基礎頂蓋之間存在空隙，工程中主要采用灌漿填充處理，這一工藝不僅增加了施工難度和成本，而且溢漿將造成海洋環境污染。

為此，李大勇團隊對傳統吸力基礎進行了革新，利用仿生學理念提出了一種鱗片式吸力基礎，這一靈感主要啟發于蛇類爬行動物前進時阻力減小，后退時阻力增大的原理，在吸力基礎的外側壁采用了仿生鱗片結構，以實現利于沉貫、降低土塞量、提升承載力、免除灌漿工序的效果。通過模型試驗和數值模擬相結合的研究方法，研究充分論證了鱗片式吸力基礎的可行性，分析了吸力基礎的沉貫特性和土塞效應，揭示了鱗片式吸力基礎的承載特性和破壞機理，證實鱗片式吸力基礎可降低土塞，具備消除灌漿工藝及提升承載力的效果，避免了灌漿對海洋環境造成的污染。

審稿專家對該成果均給予高度評價，認為仿生“鱗片式吸力基礎”構思新穎，對當今海洋工程基礎存在的關鍵問題提供了有效解決方案，是一種綠色、環保的新型海洋基礎，在海上風電等海洋能源工程領域具有廣闊應用前景。

據此，李大勇教授團隊長期致力于新型海洋工程基礎的研發以及從事海洋巖土-基礎結構全壽命相互作用的試驗與理論研究。團隊在海洋巖土工程領域獲得國家自然科學基金、省部級基金課題10余項，在Ocean Engineering、Applied Ocean Research、Géotechnique、Canadian Geotechnical Journal、《土木工程學報》及《巖土工程學報》等國內外海洋工程、巖土工程領域權威期刊發表論文近百篇，授權發明專利20余項，獲省部級科技獎勵4項，在海洋巖土工程領域形成了一定的影響力。（青島日報/觀海新聞記者 王世鋒）

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