GDS动三轴助力山东大学团队海上风电场淤泥质黏土循环特性研究

近日，山东大学海上风机支撑结构体系灾害防控团队在《Journal of Marine Engineering and Environment》（JMEE）期刊上发表了题为“Cyclic Behavior of China Laizhou Bay Submarine Mucky Clay at an Offshore Wind Turbine Site”的论文。该研究聚焦中国渤海莱州湾海上风电场原状淤泥质软土海床的循环力学响应，团队利用GDS标准型动三轴试验系统ELDYN等设备，对莱州湾海上风电场淤泥质黏土循环特性进行研究，揭示了其在复杂海洋环境下的力学特性，为海上风电场基础设计和稳定性维护提供了重要参考依据。

论文引用：

Han, B., Yu, X., Guo, J., He, B., & Dai, S. (2025). Cyclic Behavior of China Laizhou Bay Submarine Mucky Clay at an Offshore Wind Turbine Site. Journal of Marine Environmental Engineering, 12(1), 17-34. http://doi.org/10.32908/JMEE.v12.2023072101

*论文版权归原作者或出处所有，本文仅为学术交流

以下是对这项成果的简要介绍：

研究背景与意义

海上风机结构长期处于复杂风-浪-流耦合海洋环境中，海床材料极易发生刚度衰减，进而降低基础承载性能、影响风机运行服役安全。海上风电基础结构作为风力发电机组的承载体，在总投资成本中占比超过30%，被誉为“风电技术的制高点”，其稳定性是确保海上风机结构安全和健康服役的关键。

研究方法与成果

研究团队通过系列循环三轴试验，分析了莱州湾淤泥质黏土的滞回曲线和应力路径演化规律，阐明了不同循环应力比（CSR）和土体埋深对应变累积、孔压增长和刚度衰减的影响，并明确了触发不同埋深土体破坏的荷载阈值（临界动应力比）。研究结果表明，该海域淤泥质黏土在循环荷载作用下表现出显著的刚度衰减特性，且动孔压的累积对土体强度和刚度有重要影响。

GDS动三轴系统用于莱州湾海上风电场淤泥质黏土循环特性研究

图片来源：“JMEE海洋”微信公众号

应用价值

该研究不仅有助于深化对海洋土体物理力学行为的科学认识，还能为莱州湾海上风电场基础的设计与灾害防护提供科学依据，具有重要的理论意义和工程应用价值。通过揭示海床材料的循环力学特性，为海上风电场基础结构的安全设计和长期稳定性维护提供了有力支持。

关于GDS标准型动三轴试验系统ELDYN

动三轴系统ELDYN是GDS设备中最经济的动态测试系统，它基于一个高刚度的轴向加载架和横梁上安装的电机作动器。

（1）比气动型荷载架表现优异，无论表现在在运行成本，控制，精度，稳定性，还是安全性方面。

（2）电机伺服的系统，更加环境友好，只需要提供运行实验的能源，这样运行成本很低。

（3）可选升级包括局部变形传感器，压力测量传感器，弯曲元和非饱和土硬件