本项目技术属于新能源领域。我国于75届联合国大会上提出了2030年“碳达峰”、2060年“碳中和”的“3060”能源低碳转型目标，使风电等清洁能源成为能源供应主体。海上风能蕴涵巨大的开发潜力，是实现能源绿色转型的重要助推器。

在海洋复杂地层，尤其是浙江海域典型软黏土地质条件下，传统的地质勘察技术及评价方法已不适用，亟需系统性软土力学特性评价体系；海上风电结构在服役期间受环境荷载作用，基础与海床土之间的接触界面长期受循环剪切，界面特性缺乏准确测量和评价方法；海上风电桩土相互作用呈现较强非线性，现有的基础设计分析对基础承载弱化考虑不足，给海上风机全寿命运行安全保障带来巨大挑战。

本项目在国家自然科学基金、浙江省自然科学基金等5项课题的支持下，攻克了海洋复杂环境下海床土力学特性和基础-土体界面力学特性的评价难题，构建了基础与土体静力和循环非线性相互作用计算方法，形成了系统的复杂地层海上风电基础设计技术，创新成果如下：

1、构建了复杂地层条件下海床原位勘察技术及土力学特性评价体系。

提出了复杂应力路径及温度环境下软黏土弹塑性本构模型，研发了黏性土室内CPTU标定试验系统和配套的室内土工试验系列装置，标定了浙江典型黏性土强度解译参数，首次提出了浙江海域软黏土的球形静力触探解译方法。

(a) 温度效应土体本构模型

(b) 温控CPTU室内标定试验系统

(c) 海洋球形静力触探试验系统

图1  复杂地质环境条件下的土体本构模型及测试系统

2、首创了温度和渗流联合作用海床土体与基础界面动剪切特性测定方法。

研发了结构-土体界面特性温控试验模型装置，研制了考虑渗蚀的基础-土体界面环剪试验装置，实现土体渗流和剪切荷载耦合作用状态量的实时监测，创新了海洋基础动-静界面参数的联合测定装置，建立了桩-土界面动力剪切演化测定评价方法。

(a) 结构-土体界面摩擦系数热软化效应

(b)基础界面渗蚀环剪装置

(c) 界面土体剪切带发展

图2  基础-界面力学特性测定装置及动力沉桩过程阻力分析

首创了波浪及压差导致海床土渗蚀弱化定量评价方法，研发了桩土剪切作用实验装置和测量技术；构建了桩基静力和循环非线性荷载传递曲线方法，提出了兼顾土体弱化和界面软化的桩基侧阻退化分析模型，建立了综合桩土界面效应的结构疲劳设计方法。3、创新了海上风机基础与土体长期动力相互作用非线性设计分析方法。

（a）海床土渗流-侵蚀三相模型

(b)桶-土渗蚀弱化计算模型

(c) 静力和循环桩-土相互作用

图3  复杂海洋环境下的基础与土体相互作用评价方法

项目创新成果授权发明专利9项，实用新型专利15项，软件著作权8项；发表科技论文38篇，主编或参编行业标准2部；形成了具有自主知识产权的海上风电基础界面力学特性评价方法和工程设计技术。项目实现了复杂地层海上风电勘测设计技术突破，保障了海上风机结构长期服役安全，推动了海上风电向深远海环境的发展。技术成果首次应用于国内多个海上风电工程，具有潜在的重大社会经济效益和推广应用前景。