一种海上风电桩水平力载荷试验的试验方法

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，具体涉及一种用于海上风电桩水平力载荷试验的试验方法。

背景技术

随着经济社会不断发展，我国对于绿色清洁能源的需求不断增加，海上风电是一种洁净无污染的可再生能源，能量效益相对陆上风电更高，且占用土地资源更少，正在世界范围内快速发展。大直径单桩基础是海上风机最为常见的基础形式，伴随海上风机尺寸的不断增加，复杂风浪荷载作用下桩基的水平承载力逐渐成为控制海上风机安全性与稳定性的关键因素。

孔压静力触探（piezocone penetration test, 以下简称CPTU）是岩土工程领域一种重要的原位测试方法。该方法通过贯入装置将一定规格的圆锥形探头以规定的速率匀速贯入土层中，可以连续量测贯入过程中探头受到的锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力。CPTU目前主要用于土层划分与工程分类、土层物理力学指标估算、场地液化判别、地基土与桩基承载力估算等。CPTU具有对土体扰动小，精确度高，操作简单等优点，可以在现场原位应力状态下测试土层的物理力学性能，是海上风电桩基设计的重要参考依据。

在现有技术中，海上的复杂环境为桩基水平力载荷试验和原位测试的实施造成了较大困难，现场原位测试时取得的数据影响因素过多，难以分析，因此海上桩基水平承载力预测研究很难有效开展，更难以确定在水平力载荷下桩侧土的塑性变形情况。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种海上风电桩水平力载荷试验的试验方法，通过模拟试验的方式，能够准确测量桩侧土的塑性变形范围。

为实现上述目的，本发明提供了一种海上风电桩水平力载荷试验的试验方法，用于测量在水平载荷下桩侧土的塑性变形范围，塑性变形范围在水平面上形成一个塑性变形水平区域，所述试验方法采用试验装置进行，试验装置包括模型箱、底座、水平定位系统、CPTU测量系统、CPTU贯入系统和水平加载系统，所述模型箱用于填装试验土，所述底座固定在模型箱上方，所述模型箱中设有用于安装模型桩的桩安装位，所述水平加载系统安装在底座上且位于桩安装位后侧，所述水平加载系统能够对安装在桩安装位的模型桩施加向前的水平载荷F；所述水平定位系统包括安装在底座上的定位驱动机构、以及安装于定位驱动机构的贯入移动座，所述CPTU测量系统包括安装在贯入移动座上的CPTU探头，所述CPTU贯入系统安装于贯入移动座并与CPTU探头连接，能够驱动CPTU探头竖向上下移动；所述模型箱在桩安装位的前侧设有测量工作区域，所述定位驱动机构能够驱动贯入移动座在水平方向上移动使得CPTU探头达到测量工作区域的各个位置的上方；试验方法包括以下步骤：

S1、在模型箱中按照规定要求填装试验用土；利用CPTU测量系统和CPTU贯入系统，获取未经桩基扰动时试验用土的CPTU基准参数；根据原型工况设计模型试验的相似比，确定模型桩的尺寸，包括模型桩的直径D，在桩安装位打入模型桩。

S2、在模型桩的前侧设置一个扇形的变形预估水平区域，所述变形预估水平区域的圆心位于模型桩中心轴线，且变形预估水平区域关于过模型桩中心且沿前后方向的水平载荷定位线对称，所述变形预估水平区域的边缘包括两个半径边缘线和一个圆弧边缘线。

S3、在变形预估水平区域的半径边缘线附近设有多个径向测量线，径向测量线过模型桩中心，相邻测量线之间夹角为α，在变形预估水平区域的圆弧边缘线附近设有多个与圆弧边缘线同心的圆弧测量线，且相邻圆弧边缘线的间距为L；在径向测量线和圆弧测量线上设有多个测量点。

S4、通过水平加载系统对模型桩施加一个向前的水平荷载F，通过水平定位系统带动CPTU探头到各个测量点的上方，通过CPTU测量系统和CPTU贯入系统在各个测量点处进行测量，得到各个测量点处的试验用土的CPTU测量值。

S5、将步骤S4中的CPTU测量值与步骤S1中的CPTU基准参数进行对比，确定每根径向测量线和圆弧测量线处的试验用土的情况，确定塑性变形水平区域。

进一步地，所述步骤S6包括：S51、设定变形判断条件，将径向测量线上的测量点的CPTU测量值与CPTU基准参数进行对比，没有超过变形判断条件时将径向测量线记为A型径向测量线，超过变形判断条件时将径向测量线记为B型径向测量线；将圆弧测量线上的测量点的CPTU测量值与CPTU基准参数进行对比，没有超过变形判断条件时将圆弧测量线记为A型圆弧测量线，超过变形判断条件时将圆弧测量线记为B型圆弧测量线；S52、根据相邻的A型径向测量线和B型径向测量线，确定塑性变形水平区域的径向边缘，根据相邻的A型圆弧测量线和B型圆弧测量线，确定塑性变形水平区域的圆弧边缘，从而确定实际的塑性变形水平区域。

进一步地，所述步骤S4中，对测量点的试验用土进行测量时，CPTU贯入系统将CPTU探头贯入测量过程中，当CPTU探头所测量的数据不再变化或者变化情况在规定范围内时，停止CPTU探头贯入。

进一步地，还包括步骤S6：根据处于实际的塑性变形水平区域内的径向测量线上各个测量点的CPTU测量值，确定这些测量点处的塑性变形深度，然后确定塑性变形范围的塑性变形深度情况。

进一步地，所述步骤S1中，在模型箱中填装试验用土时，根据土工试验方法标准GB/T 50123-2019制备试验用土，填土均匀密实，并充分饱和。

进一步地，所述水平定位系统的定位驱动机构包括X向水平轨道、Y向水平轨道、X向驱动组件和Y向驱动组件，所述Y向驱动组件和X向水平轨道都安装在Y向水平轨道上，所述Y向驱动组件与X向水平轨道连接，且能够驱动X向水平轨道在Y向上直线移动，所述X向驱动组件和贯入移动座安装在X向水平轨道上，所述X向驱动组件与贯入移动座连接，且能够驱动贯入移动座在X向上直线移动。

进一步地，所述X向驱动组件包括X向丝杆和X向电机，所述贯入移动座安装在X向丝杆上且两者螺纹传动连接，所述X向电机与X向丝杆连接；所述Y向驱动组件包括Y向丝杆和Y向电机，所述X向水平轨道安装在Y向丝杆上且两者螺纹传动连接，所述Y向电机与Y向丝杆连接。

进一步地，所述CPTU贯入系统包括贯入丝杆、贯入升降座和贯入电机，所述贯入丝杆竖向设置，所述贯入升降座安装在贯入丝杆上且两者螺纹传动连接，所述贯入电机与贯入丝杆连接，所述CPTU探头安装在贯入升降座上。

进一步地，所述水平加载系统包括加载杆、加载电机和中间传动机构，所述加载杆前端位于桩安装位处，所述加载电机通过中间传动机构与加载杆连接，能够驱动加载杆向前对模型桩施加水平载荷F。

进一步地，所述试验装置还包括控制系统，所述控制系统分别与水平定位系统、CPTU贯入系统和水平加载系统都控制相连，所述CPTU测量系统与控制系统通讯相连。

如上所述，本发明涉及的试验方法，具有以下有益效果：

1、通过试验装置来模拟海上风电桩在水平载荷下的试验，相比现场试验成本低，影响因素可控，能够用于评估海上风电桩基的水平承载情况，操作方便，测量准确，避免了在海上现场测试的困难，能够准确测量水平载荷下桩侧土的塑性变形范围，包括在水平面上的范围和深度范围。

2、试验装置在对模型桩进行水平力加载的同时进行CPTU测试，可用于实时判断桩周土在水平荷载作用下的参数变化。

3、CPTU数据精度高，数量大，能够直接反映试验用土的性质，便于评价海上风电桩基在水平荷载作用下的承载性能。

4、模型桩的水平荷载的加载、CPTU贯入过程和不同测量点处的移动均可通过控制系统自动化控制，试验操作简单，自动化程度高。

附图说明

图1为本发明的试验装置的后侧结构示意图。

图2为图1的左视图。

图3为图1的俯视图。

图4为本发明的试验装置的工作示意图。

图5为本发明中的径向测量线和圆弧测量线的位置示意图。

图6为本发明中的CPTU探头在径向测量线的测量点上贯入深度的示意图。

具体实施方式

参见图1至图6，本发明提供了一种海上风电桩水平力载荷试验的试验方法，用于测量在水平载荷下桩侧土的塑性变形范围，其中塑性变形范围包括两个方面，一方面是在水平方向上形成的区域，该区域为一扇形区域，可记为塑性变形水平区域，另一方面是在深度上的范围，记为塑性变形深度，越靠近模型桩的地方塑性变形深度越大。

本发明的试验方法采用一种试验装置进行，试验装置包括模型箱（附图中未示出）、底座1、水平定位系统2、CPTU测量系统、CPTU贯入系统3和水平加载系统5，模型箱用于填装试验土，底座1固定在模型箱上方，模型箱中设有用于安装模型桩7的桩安装位6，水平加载系统5安装在底座1上且位于桩安装位6后侧，水平加载系统5能够对安装在桩安装位6的模型桩7施加向前的水平载荷F；水平定位系统2包括安装在底座1上的定位驱动机构、以及安装于定位驱动机构的贯入移动座21，CPTU测量系统包括安装在贯入移动座21上的CPTU探头4，CPTU贯入系统3安装于贯入移动座21并与CPTU探头4连接，能够驱动CPTU探头4竖向上下移动；模型箱在桩安装位6的前侧设有测量工作区域，定位驱动机构能够驱动贯入移动座21在水平方向上移动使得CPTU探头4达到测量工作区域的各个位置的上方。其中，测量工作区域的范围大小根据实际需要设置。

在本发明中，CPTU测量系统为现有成熟设备，在进行测量时，通过CPTU贯入系统3将CPTU探头4贯入到模型桩7前侧的试验用土中进行检测，CPTU探头4所获取的测量数据包含了锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力三个指标，CPTU探头4贯入过程中，随着深度增加，不同深度层土的性质不同时，CPTU测量数据（包括锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力等指标）就会产生变化，CPTU探头4贯入通过CPTU测量系统中的深度记录仪获取贯入深度，其中CPTU探头4的贯入深度，可以通过设置相应位移检测仪器获取，也可以通过CPTU贯入系统3所驱动CPTU探头4的移动行程得到。因此，通过CPTU探头的持续贯入测量，能够得到测量数据（包括锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力等指标）随深度变化的曲线。CPTU测量系统的测量原理为现有的，具体不再详述。

本发明的试验方法包括以下步骤S1~S6：

S1、在模型箱中按照规定要求填装试验用土；利用CPTU测量系统和CPTU贯入系统3，获取未经桩基扰动时试验用土的CPTU基准参数；根据原型工况设计模型试验的相似比，确定模型桩7的尺寸，包括模型桩的直径D，在桩安装位6打入模型桩7。

在本实施例中，填装试验用土时，试验用土采用海上风电桩基所在海域的海床土，根据土工试验方法标准（GB/T 50123-2019）制备，填土过程确保均匀、密实和充分饱和，并按照原位应力状态充分固结。然后通过水平定位系统2，将CPTU探头4移动到远离桩安装位6的位置处进行测量，该位置距离要求距离桩安装位6中心的距离大于10.5D，通过 CPTU贯入系统3将CPTU探头4贯入一定深度，该深度可以选择深一点，例如为模型桩7的入土深度，完成一次测量，CPTU探头4所获取的测量数据记为CPTU基准参数，CPTU基准参数中包含了锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力三个指标，能够得到各个指标随贯入深度的变化曲线。其中，CPTU基准参数的测量，可以是在模型桩7打入之前，也可以是在模型桩7打入之后，且在之后时测量位置要满足距离要求，不受模型桩7打入的影响。

S2、在模型桩7的前侧设置一个扇形的变形预估水平区域8，变形预估水平区域8的圆心位于模型桩7中心轴线，过模型桩7中心且沿前后方向延伸的直线记为水平载荷定位线12，水平加载系统5对模型桩7施加的水平载荷F沿着水平载荷定位线12。变形预估水平区域8关于水平载荷定位线12对称。变形预估水平区域8的边缘包括两个半径边缘线81和一个圆弧边缘线82。

具体地，由于模型桩7受水平载荷F时试验用土中产生的塑性变形范围在水平面上为一个扇形区域，先根据模型桩7尺寸和试验用土参数等，通过圆孔扩张理论等理论分析初步估计，确定一个变形预估水平区域8作为参考，用以指导实际的塑性变形范围的确定。优选地，在本实施例中，参见图4，此时扇形的变形预估水平区域8的圆心角为120°，半径为10.5D左右，也即两个半径边缘线81的夹角为120°，圆弧边缘线82的半径为10.5D左右。

优选地，在初步估计变形预估水平区域8时，同时估计出变形预估水平区域8的不同半径处（即到圆心的距离）对应的预估变形深度，预估变形深度与该处到模型桩7的距离相关，参见图6，越靠近模型桩7预估变形深度越大。

S3、在变形预估水平区域8的半径边缘线81附近设有多个径向测量线9，径向测量线9过模型桩7中心，相邻测量线之间夹角为α，在变形预估水平区域8的圆弧边缘线82附近设有多个与圆弧边缘线82同心的圆弧测量线10，且圆弧测量线10的间距为L；在径向测量线9和圆弧测量线10上设有多个测量点11。

径向测量线9的数量和夹角α的大小可根据实际需要确定，圆弧测量线10的数量和间距L的大小也根据实际需要确定，参见图5，优选地，在本实施例中，半径边缘线81上设有一根与之重合的径向测量线9，并在半径边缘线81两侧都设有两根径向测量线9，夹角α可选择5°。圆弧边缘线82上设有一根与之重合的圆弧测量线10，并在圆弧边缘线82两侧都设有圆弧测量线10，间距L可以为0.5D，D为模型桩7直径。

在径向测量线9和圆弧测量线10上的测量点11数量和位置可根据需要设置，具体在本实施例中，径向测量线9上的测量点11设置三个，三个测量点11中心与模型桩7外壁面的距离分别为1D、5D和10D。圆弧测量线10上的测量点11为五个，均匀布置在圆弧测量线10上。并且，还确定各个测量点11处对应的预估变形深度。

S4、通过水平加载系统5对模型桩7施加一个向前的水平荷载F，通过水平定位系统2带动CPTU探头4到各个测量点11的上方，通过CPTU测量系统和CPTU贯入系统3在各个测量点11处进行测量，得到各个测量点11处的试验用土的CPTU测量值。CPTU测量值中包含锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力三个参数指标，能够得到各个指标随贯入深度的变化曲线。

在本实施例中，优选地，在每个测量点11进行测量时，CPTU探头4在贯入测量过程中，当CPTU探头4所测量的数据不再变化，或者具有微小变化但变化情况在规定范围内时，则说下面的土层不再变化，则停止CPTU探头4贯入。进一步地，在每个测量点11进行测量时，CPTU探头4的贯入深度应大于该测量点11处对应的预估变形深度，例如，测量点11中心与模型桩7外壁面的距离为1D时，其对应的预估变形深度为模型桩7入土深度的70%左右，此时CPTU探头4的贯入深度约为模型桩7入土深度的70%左右，在达到预估变形深度时，注意CPTU探头4所测量的数据的变化情况，在满足要求时说明下面的土层不再变化，也即不再处于塑性变形范围内了，此时停止贯入。

S5、将步骤S4中的CPTU测量值与步骤S1中的CPTU基准参数进行对比，确定每根径向测量线9和圆弧测量线10处的试验用土的情况，确定塑性变形水平区域，具体包括以下步骤：

S51、设定变形判断条件，将径向测量线9上的测量点11的CPTU测量值与CPTU基准参数进行对比，没有超过变形判断条件时将径向测量线9记为A型径向测量线9，超过变形判断条件时将径向测量线9记为B型径向测量线9；将圆弧测量线10上的测量点11的CPTU测量值与CPTU基准参数进行对比，没有超过变形判断条件时将圆弧测量线10记为A型圆弧测量线10，超过变形判断条件时将圆弧测量线10记为B型圆弧测量线10。具体地，变形判断条件可以是设定锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力三个参数指标的变形判断差值，当径向测量线9上的测量点11的CPTU测量值和CPTU基准参数中的锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙的差值小于等于各自对应的变形判断差值时，则没有超过变形判断条件，则说明该径向测量线9处的土层未发生塑性变形，将该径向测量线9记为A型径向测量线9，当径向测量线9上的测量点11的CPTU测量值和CPTU基准参数中的锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙的差值大于各自对应的变形判断差值时，则超过了变形判断条件，则说明该径向测量线9处的土层发生了塑性变形，记为B型径向测量线9。圆弧测量线10的判断与径向测量线9的判断方式相同，没有超过变形判断条件时，圆弧测量线10处的土层未发生塑性变形时，记为A型圆弧测量线10，超过变形判断条件时，圆弧测量线10处的土层发生了塑性变形时，记为B型圆弧测量线10。

S52、根据相邻的A型径向测量线9和B型径向测量线9，确定塑性变形水平区域的径向边缘，根据相邻的A型圆弧测量线10和B型圆弧测量线10，确定塑性变形水平区域的圆弧边缘，从而确定实际的塑性变形水平区域的位置。塑性变形水平区域也为扇形，圆心在模型桩7中心处。

在本步骤中，具体地，找到相邻的A型径向测量线9和B型径向测量线9，则说明实际的塑性变形水平区域的径向边缘在这两个径向测量线9之间，具体地，可以选择这个B型径向测量线9作为塑性变形水平区域的径向边缘。同理地，找到相邻的A型圆弧测量线10和B型圆弧测量线10，则说明塑性变形水平区域的圆弧边缘在这两个圆弧测量线10之间，可以选择这个B型圆弧测量线10作为塑性变形水平区域的径向边缘。最终得到实际的塑性变形水平区域。

S6、根据处于实际的塑性变形水平区域内的径向测量线9（也即B型径向测量线9）上的各个测量点11的CPTU测量值，确定塑性变形范围的塑性变形深度情况，也即每个塑性变形水平区域的各个半径处的塑性变形深度。具体地，在每个B型径向测量线9上的测量点11进行测量时，根据CPTU探头4贯入过程中所测量到的数据随深度的变化情况和对应的贯入深度，当贯入深度到达塑性变形的深度后，CPTU探头4所测量到的数据不在变化或者具有微小变化但变化情况在规定范围内，因此根据测量数据变化情况，可以找到达到贯入深度到达塑性变形深度时对应的测量数据，并到对应贯入深度，即可确定该测量点11处的塑性变形的深度，选择某根位于实际的塑性变形水平区域中的B型径向测量线9，将其中各个测量点11的塑性变形深度处连成线，参见图6，从而得到塑性变形范围的塑性变形深度情况。

通过对测量模型桩7在水平载荷下桩侧土的塑性变形范围，能够计算评估实际海上风电桩在水平载荷下桩侧土的塑性变形范围。

在本实施例中，参见图1、图2和图3，作为优选设计，水平定位系统2的定位驱动机构包括X向水平轨道22、Y向水平轨道25、X向驱动组件和Y向驱动组件，优选地，X向和Y向相垂直，并且X向沿着左右方向，Y向沿着前后方向。Y向驱动组件和X向水平轨道22都安装在Y向水平轨道25上，Y向驱动组件与X向水平轨道22连接，能够驱动X向水平轨道22在Y向上直线移动，X向驱动组件和贯入移动座21安装在X向水平轨道22上，X向驱动组件与贯入移动座21连接，且能够驱动贯入移动座21在X向上直线移动。通过控制X向驱动组件和Y向驱动机构运动，能够调整贯入移动座21在水平方向灵活移动，确保其上的CPTU探头4能够到达桩安装位6前侧的测量工作区域中的各个位置处，使用灵活方便。

在本实施例中，参见图1、图2和图3，进一步地，X向驱动组件包括X向丝杆23和X向电机24，X向丝杆23可转动地安装在X向水平轨道22上，且其轴线沿着X向，贯入移动座21安装在X向丝杆23上且两者螺纹传动连接，也即两者构成一个丝杠传动结构，X向电机24与X向丝杆23连接，能够带动X向丝杆23旋转，X向丝杆23旋转时带动贯入移动座21在X向上直线移动。同理地，Y向驱动组件包括Y向丝杆26和Y向电机27，Y向丝杆26可转动地安装在Y向水平轨道25上，且其轴线沿着Y向，X向水平轨道22安装在Y向丝杆26上且两者螺纹传动连接，Y向电机27与Y向丝杆26连接，Y向电机27带动Y向丝杆26转动，进而带动X向水平轨道22在Y向上直线移动。在本实施例中，Y向水平轨道25设有两个，每个Y向水平轨道25都安装有一个Y向丝杆26和Y向电机27。当然，在其他实施例中，水平定位系统2也可以采用其他合适结构。

在本实施例中，参见图1、图2和图3，作为优选设计，CPTU贯入系统3包括贯入丝杆31、贯入升降座32和贯入电机33，贯入丝杆31竖向设置，可转动地安装在贯入移动座21上，贯入移动座21为一个竖向延伸的轨道，贯入升降座32安装在贯入丝杆31上且两者螺纹传动连接，贯入升降座32能够在贯入移动座21上竖向移动，贯入电机33安装在贯入移动座21上端处，并与贯入丝杆31连接，CPTU探头4安装在贯入升降座32上。使用时，通过贯入电机33带动贯入丝杆31转动，贯入丝杆31转动时带动贯入升降座32上下直线移动，从而带动CPTU探头4上下移动，实现CPTU探头4在试验用土中的贯入和拔出。并且通过控制贯入电机33均匀转动，能够稳定可靠地控制CPTU探头4均速贯入。

在本实施例中，参见图1、图2和图3，作为优选设计，水平加载系统5包括加载杆51、加载电机52和中间传动机构 ，加载杆51前端位于桩安装位6处，用于与位于桩安装位6的模型桩7抵靠或者相连接，加载电机52通过中间传动机构与加载杆51连接，加载电机52转动时，能够通过中间传动机驱动加载杆51在前后方向活动，从而能够驱动加载杆51向前对模型桩7施加水平载荷F。优选地，桩安装位6处于模型箱在左右方向的中间位置处，加载电机52和加载杆51安装于模型箱在左右方向的中轴线上，满足试验所需的加载性能，加载杆51具有足够长度与刚度，前端能够与模型桩7牢固连接或者相抵靠，能够稳定地对模型桩7施加水平载荷F。

在本实施例中，作为优选设计，试验装置还包括控制系统，控制系统分别与水平定位系统2、CPTU贯入系统3和水平加载系统5都控制相连。通过控制系统能够控制水平加载系统5自动进行加载以及载荷力F的大小，能够控制水平定位系统2自动运行，带动CPTU探头4到达指定的位置进行测量，并能够控制CPTU贯入系统3自动工作，将CPTU探头4按照设定的速度贯入到指定深度。CPTU测量系统与控制系统通讯相连，将CPTU探头4所测量到的数据传输到控制系统中，进行处理和储存等操作。

本发明所采用的试验装置，使用时，模型箱的尺寸根据实际情况选择合适尺寸，并根据桩基实物与模型箱尺寸设计模型试验的相似比，确定模型桩7的尺寸，包括模型桩7的直径D，制作好模型桩7，模型桩7为刚性桩。在模型箱中按照要求填装试验用土后，在桩安装位6处打入模型桩7。进行水平载荷试验时，通过水平加载系统5对模型桩7施加向前的水平载荷F，参见图4，然后通过水平定位系统2移动得CPTU探头4到模型桩7前侧所需要的位置，通过CPTU贯入系统3将CPTU探头4贯入到模型桩7前侧的试验用土中进行检测，得到相应参数，以此测量水平载荷下桩侧土的情况，通过桩侧土的CPTU测量数据，能够用于确定桩侧土的塑性变形范围，以及在水平载荷变化时桩侧土的变化情况等。

由上可知，本发明的试验方法，具有以下有益效果：

1、采用试验装置，来模拟海上风电桩在水平载荷下的试验，相比现场试验成本低，影响因素可控，能够用于评估海上风电桩基的水平承载情况，操作方便，测量准确，避免了在海上现场测试的困难，能够准确测量水平载荷下桩侧土的塑性变形范围，包括在水平面上的范围和深度范围。

2、试验装置在对模型桩7进行水平力加载的同时进行CPTU测试，可用于实时判断桩周土在水平荷载作用下的参数变化。

3、CPTU数据精度高，数量大，能够直接反映试验用土的性质，便于评价海上风电桩基在水平荷载作用下的承载性能。

4、模型桩7的水平荷载的加载、CPTU贯入过程和不同测量点11处的移动均可通过控制系统自动化控制，试验操作简单，自动化程度高。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。