海上风电具有资源丰富、噪声影响小、风速稳定且持久、不占用耕地、无视觉污染等优点,受到了人们的高度重视。传统吸力基础是一种底部开口,顶部闭合的大型钢制圆桶结构,可作为海上风电塔架的基础,首先在自重作用下部分桶体切入海床,形成内部密封的空间,然后逐渐抽出封闭空间内水体,使得基础继续下沉到预定位置。裙式吸力基础在传统吸力基础顶部外围上部增加了一个长度较短的“裙”桶,可增加其水平承载力并限制水平侧移增长,非常适合作为以水平荷载为主导的近海大型风电塔架的基础。裙式吸力基础的沉贯能力即达到预定海床位置是其承载力达到设计要求的前提。论文通过模型试验研究不同含水率下传统吸力基础和裙式吸力基础的沉贯特性,并利用已有传统吸力基础沉贯阻力和所需吸力理论公式和研究数据,提出裙式吸力基础的沉贯阻力和所需吸力理论解析解,为裙式吸力基础的工程设计、施工提供理论指导。主要研究成果如下:(1)传统吸力基础土塞顶面含水率降低且抗剪强度明显提高,原因在于基础顶板内侧接触泥面后挤压桶内土体使之排水固结。土塞中部土体含水率有减小的趋势,这是由于土体渗流水体流失原因造成的。由于沉贯速度较快,传统吸力基础周围土体基本处于完全不排水。试验所得沉贯阻力值与理论预测沉贯阻力值进行了对比分析,发现预测值对于传统吸力基础沉贯速率较小预测较准确;土体强度越高,压力贯入沉贯阻力大于吸力沉贯贯入阻力;土体含水率较高时压力贯入沉贯阻力小于吸力沉贯贯入阻力。(2)当仅抽主桶时随着裙桶高度的增大吸力沉贯量逐渐增大。当裙式吸力基础主桶与裙桶内都有吸力时,吸力沉贯量随着裙桶高度的增大没有明显规律。当仅抽主桶时裙式吸力基础随着裙桶高的增加土塞量随之减小,这是因为随着裙桶高度的增大,裙式吸力基础的重量增大导致自重沉贯量增加而吸力沉贯量减小。基于传统吸力基础沉贯理论公式,提出当仅抽主桶时裙式吸力基础沉贯阻力解析公式,解析公式对裙式吸力基础沉贯阻力预测效果较好。传统吸力基础的沉贯阻力明显小于裙式吸力基础。(3)当抽主、裙桶时所测得的裙式吸力基础吸力值远小于仅抽主桶和传统吸力基础。吸力的减小致使桶内土塞上升高度减小,土塞高度的降低对吸力基础的承载力具有重要意义,可见裙式吸力基础对于吸力沉贯安装具有较大优势。提出的解析公式对裙式吸力基础抽主、裙桶时沉贯阻力的预测相对较大。压力贯入阻力远小于裙式吸力基础吸力沉贯阻力,尤其在抽吸裙桶时沉贯阻力明显增大而压贯无明显骤增变化。通过理论预测的所需吸力值能够较好的预测裙式吸力基础在同时抽主、裙桶时所需的吸力大小。(4)由于土体固结方式的原因,黏土上部存在硬壳层致使实测沉贯阻力在沉贯初期数值较大。裙式吸力基础进入Ⅱ阶段沉贯阻力随着贯入深度的增大而呈线性增大,且实测阻力的增大斜率大于预测值,可见主桶对裙桶贯入影响修正系数η应与黏土强度存在一定关系。在不同强度黏土中裙式吸力基础通过抽主、裙桶沉贯方式的沉贯阻力值进入Ⅱ阶段后大于仅抽主桶的沉贯阻力。