Optimal construction method and pile structure of marine foundation piles by the transparent ground technique and numerical analysis

透明地基技术与数值分析优化海洋基桩施工方法及桩基结构

• 批准号: 22K04306
• 负责人: 野村 瞬
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Tokyo University of Marine Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04306/
• 关键词: 海底地盤; 洋上風力発電; 可視化技術; 杭構造物; 海洋地盤; 数値解析; 模型試験

洋上風力発電における基礎構造物の需要拡大に伴い、水深50m以深の海底地盤上で安全に早く杭基礎を打設する技術の重要度が増してきている。しかしながら、高深度の海洋地盤における杭基礎は施工実績が極めて少なく、経験則に基づく知見が蓄積されていない。特に、海洋での打設作業は、作業性が著しく悪いので、シップタイムが制限される厳しい条件でも短時間で確実に施工を完了できる革新的な技術が必要とされている。また、海洋杭の研究は、古くから海洋土木の分野で積極的に行われてきた。現場のニーズに合わせて杭の工法やサイズが決定され、一定の設計強度が担保されれば、それ以上に技術開発が望まれないという特性上、90％以上がモノパイルの打設杭によって賄われてきたという背景がある。しかしながら、1990年代以降の海洋杭の大型化に応じて施工性が急激に減少するとともに、騒音や振動の抑制といった海洋生物への影響を考慮した施工が望まれるようになっており、革新的な施工法や最適な杭配置による強靭な海底杭基礎構造の構築が喫緊の課題となっている。簡便かつ短時間で杭基礎の施工を完了するための技術確立に向け、2022年度は、開発中の地盤透明化技術を応用し、構造物貫入中の地盤と構造物の高精度可視化に挑戦した。適切な材料選定や温度管理を進めることで、地盤内を高精度に可視化することに成功した。また、載荷試験装置の設計・政策を進めることにより、模型構造物の地盤への貫入過程を簡便に観察することに成功し、予備的な条件のもとで画像解析を進めている。

随着海上风力发电对基础结构的需求不断增加，在50米以上深度的海底土壤上安全快速打桩技术的重要性日益凸显。然而，在深海土壤中建造桩基础的经验很少，并且没有积累基于经验规则的知识。特别是海洋中浇注工作的可操作性极差，因此需要创新技术，即使在限制船期的恶劣条件下也能在短时间内可靠地完成工作。此外，海洋土木工程领域长期以来一直积极开展海洋桩的研究。桩的施工方法和尺寸是根据现场的需要来确定的，一旦保证了一定的设计强度，就不需要进一步的技术开发，所以90%以上的桩都采用打入单桩。此事的背景。然而，自20世纪90年代以来，随着海洋桩变得越来越大，其可施工性急剧下降，需要考虑到对海洋生物的影响（例如抑制噪音和振动）的施工方法来建造坚固的海底桩基结构。采用施工方法和优化桩位放置已成为一个紧迫的问题。为了建立能够轻松快速地完成桩基施工的技术，我们在 2022 财年应用了目前正在开发的地面透明技术，并接受了地面和穿透结构的高精度可视化挑战。通过选择合适的材料和控制温度，我们成功地以高精度可视化了地面内部。此外，通过推进加载测试设备的设计和策略，我们已经成功地轻松观察到模型结构渗入地下的过程，并正在初步条件下进行图像分析。

项目成果

砂地盤における拡底杭の先端形状が引抜き抵抗力に与える影響の検討

沙地基扩底桩端部形状对抗拔力影响的检验

• 发表时间: 2022
• 作者: 稲葉飛多記

小型基礎模型の貫入に伴う 支持力機構の形成を観測する ための透明地盤の改良

改善透明地面，观察小地基模型穿透形成的承载力机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 藤方陸人