一种单桩基础冲刷深度预测方法、装置和系统

摘要

本发明提供一种单桩基础冲刷深度预测方法、装置和系统，方案通过采集目标单桩的环境参数和配置参数，所述环境参数和配置参数包括：D、Fra和KC，所述D为目标单桩的单桩基础直径、Fra为基于1/4波浪周期平均流速定义的Froude数，所述KC＝UwmT/D，其中，所述Uwm为波浪诱导的水质点流速幅值，T为波浪周期；将获取到的环境参数和配置参数加载到公式lg(S/D)＝‑0.80exp(0.14/Fra)+X，计算得到单桩基础极限冲刷深度S，实现了单桩基础极限冲刷深度的可靠预测。

说明书

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，具体涉及一种考虑波流共同作用的单桩基础冲刷深度预测方法、装置和系统。

背景技术

在海洋环境中，海上风电场单桩基础通常会受到波浪与海流的共同作用，使得基础附近的海床面剪应力增大，产生冲刷坑，减弱基础承载力，危及基础及上部结构的安全。桥墩在水流单独作用下的冲刷深度研究已有超过半个世纪的历史；对于海洋工程，桩基在波浪单独作用下的冲刷深度研究也日益成熟。然而，桩基在波浪与海流共同作用下的冲涮深度绝非二者单独作用下冲涮深度的简单叠加，迄今与之相关的研究凤毛麟角，已有的研究成果与实际工程出入很大，故亟需提出合理的、在波浪与海流的共同作用下的桩基冲刷深度预测方法。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种单桩基础冲刷深度预测方法、装置和系统，以实现波浪与海流的共同作用下的桩基冲刷深度的可靠预测。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种单桩基础冲刷深度预测方法，包括：

获取目标单桩的环境参数和配置参数，所述环境参数和配置参数包括：D、Fr

基于下述公式计算得到单桩基础极限冲刷深度S；

lg(S/D)＝-0.80exp(0.14/Fr

可选的，上述单桩基础冲刷深度预测方法中，还包括：

基于公式Fr

可选的，上述单桩基础冲刷深度预测方法中，所述X的值为1.11。

一种单桩基础冲刷深度预测装置，包括：

参数采集单元和计算单元；

所述参数采集单元用于获取目标单桩的环境参数和配置参数，所述环境参数和配置参数包括：D、Fr

所述计算单元用于基于下述公式计算得到单桩基础极限冲刷深度S；

lg(S/D)＝-0.80exp(0.14/Fr

可选的，上述单桩基础冲刷深度预测装置中，所述计算单元还用于基于公式Fr

一种单桩基础冲刷深度预测系统，应用有上述任意一项所述的单桩基础冲刷深度预测装置。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的上述方案，通过采集目标单桩的环境参数和配置参数，所述环境参数和配置参数包括：D、Fr

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的单桩基础冲刷深度预测方法的流程示意图；

图2为本申请实施例公开的单桩基础冲刷深度预测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请提供了一种能够在波浪与海流的共同作用下可靠计算桩基冲刷深度预测方法，参见图1，该方法可以包括：

步骤S101：获取目标单桩的环境参数和配置参数；

所述环境参数和配置参数包括：D、Fr

步骤S102：基于下述公式计算得到单桩基础极限冲刷深度S；

申请人通过探索在波浪与海流的共同作用下单桩基础冲刷的物理机制，发现Froude数(即Fr

申请人通过实验验证，基于所述公式lg(S/D)＝-0.80exp(0.14/Fr

在本申请中，所述Fr

对应于上述方法，本申请还公开了一种单桩基础冲刷深度预测装置，参见图2，该装置可以包括：参数采集单元100和计算单元200；

所述参数采集单元100用于获取目标单桩的环境参数和配置参数，所述环境参数和配置参数包括：D、Fr

所述计算单元200用于基于下述公式计算得到单桩基础极限冲刷深度S；

lg(S/D)＝-0.80exp(0.14/Fr

在本申请上述实施例中，所述计算单元可以基于公式Fr

对应于上述装置，本申请还公开了一种单桩基础冲刷深度预测系统，该系统可以应用有上述任意一项所述的单桩基础冲刷深度预测装置，以及用于获取上述各个参数的数据输入设备，还可以包括用于展示输入参数以及输出结果的数据显示设备。

为了描述的方便，描述以上系统时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。