冲坑类型及其影响-《海上测风塔基础设计》

当冲刷效应发生时，海床面将出现不同特征、不同范围、不同深度的冲坑，从而引起初始海床面的变化。按照冲坑发生范围的大小划分，冲坑主要分为3类：一为海床整体性的变化；二为整体性冲坑；三为局部冲坑[1]。

海床整体性的变化是因为海床沙丘、沙脊、沙洲等整体性迁移，这种迁移可能在海上测风塔基础结构物设置之前便已发生，基础结构物设置后改变了周边土颗粒的迁移轨迹，进而加重了整体性的冲刷效应，相反方向也有可能加重了其堆积效应。

整体性冲坑多发生在由多桩组成的测风塔基础中，特别是采用导管架基础型式的测风塔中，由于波浪与结构物的相互作用和结构物各杆件的交叉影响从而在基础结构物附近较大范围内的区域形成了一定深度，但平面范围较广，坡度较为平缓的冲坑。

局部冲坑发生在基础结构物中近海床面杆件的周边，通常坑深较大，坑边坡度很陡，但平面分布范围有限。当基础结构物采用多根腿柱型式时，每根腿柱附近都将分布有局部冲坑。(www.xing528.com)

图8-1　整体性冲坑与局部冲坑示例[2]

为了更简明地区分整体冲坑和局部冲坑，采用海上导管架结构的冲刷来进行实例说明。如图8-1所示的导管架结构冲坑试验结果，导管架由纵横交错的结构杆件连接而成，局部冲坑出现在导管架每根柱腿附近，而整体冲坑产生在整个导管架基础的周边范围内。从海床泥面往下，结构物周边范围内出现的是整体蝶形冲坑；从整体冲坑底部再往下，则是每根柱腿的局部冲坑，因此就每根柱腿的冲坑深度而言，总的冲刷深度等于整体冲坑深度与局部冲坑深度之和。

整体冲坑是由于整个结构物与水流（或波浪）的相互作用而导致的流线收缩或改变以及水流状态的紊乱综合产生的结果，可通过模型试验或流体纳维-斯托克斯（Navier-Stokes）方程三维数值分析来计算。本章仅介绍局部冲坑的相关内容，若实际工程中整体冲刷效应不能忽略时应补充相关计算予以考量。