海上风电勘察

在全球对清洁能源需求日益增长的大背景下，海上风电作为一种极具潜力的可再生能源，正蓬勃发展。海上风电项目的建设，涉及到复杂的海洋地质条件和严格的工程技术要求，而海上风电勘察则是整个项目成功实施的关键环节。

在海上风电勘察中，静力触探技术一直备受关注，发挥着重要作用，然而，我们绝不能忽视 PS 波速测试，实际上，PS 波速测试与静力触探同等重要。

海上风电项目的建设是一项复杂的系统工程，其所处的海洋环境与陆地有着极大的差异。海洋环境中存在着海浪、潮汐、海流以及复杂的地质条件等诸多因素，这些都给海上风电项目带来了诸多挑战。

从地质条件来看，海底地层的岩性、结构、土体性质等变化多样，不同区域的地质条件可能截然不同。

例如，有些海域可能存在深厚的软土层，而有些区域则可能是坚硬的岩石地层。在这样复杂的地质条件下建设海上风电场，需要准确了解海底地质情况，才能确保风机基础的稳定性和安全性。

若对地质条件了解不足，可能导致风机基础设计不合理，在长期运行过程中，风机可能会因基础不稳而出现倾斜、倒塌等严重事故，不仅会造成巨大的经济损失，还会对海洋环境造成破坏。

静力触探技术（CPT）是一种岩土工程原位测试技术，它是将圆锥形的探头以匀速压入土中，通过测量探头所受到的阻力，来确定地基土的工程性质。

荷兰Geomil公司MANTA-200海床静力触探系统

该技术具有诸多优势，它能够在海底实际环境中进行测试，获得最为真实的土体性质。由于测试数据精度高，再现性好，具备勘探与测试双重功能。通过静力触探，可以获取比贯入阻力值等参数，这些参数可以用于进行土层分类、确定地基土的承载力、确定土的变形性质指标、估算土的物理力学指标、估算单桩承载力以及进行饱和砂土液化判别等。

荷兰Geomil公司Orca-90井下式静力触探系统

在许多海上风电项目中，静力触探技术都发挥了重要作用。在海上风电项目中，通过静力触探测试，准确划分了土层，确定了不同土层的承载力，为风机基础的设计提供了可靠依据。根据静力触探测试结果，设计人员选择了合适的基础类型和尺寸，使得风机基础在建成后能够稳定运行，经受住了海洋环境的考验。

静力触探技术还可以帮助工程师及时发现地质条件的异常变化，提前预警施工风险，保障施工安全。

PS 波速测试主要是通过测量地层中压缩波（P 波）和剪切波（S 波）的传播速度，来获取地层的岩土力学性质。当在地面或钻孔中激发地震波时，P 波和 S 波会在不同的介质中以不同的速度传播，通过接收和分析这些波的传播时间和波形，可以计算出 P 波和 S 波的速度。

不同的岩土体具有不同的 PS 波速，因此通过 PS 波速测试可以准确地了解地层的岩性、结构以及土体的力学性质等。

英国RG公司PS Logger

A、评估地层稳定性

PS 波速可以反映地层的刚度和强度特性。在海上风电项目中，了解地层的稳定性至关重要。通过 PS 波速测试，可以判断地层是否存在潜在的滑坡、塌陷等地质灾害风险。

如果某一地层的 S 波速较低，说明该地层的土体较为软弱，可能在风机荷载作用下发生变形或失稳，从而提醒工程师在设计和施工中采取相应的加固措施。

PS Logger数据成果图

B、确定岩土力学参数

PS 波速与岩土体的弹性模量、剪切模量等力学参数密切相关。

通过 PS 波速测试结果，可以准确计算出这些力学参数，为风机基础的设计提供更精确的数据支持。在设计风机基础时，需要准确知道地基土的承载能力和变形特性，PS 波速测试提供的力学参数能够帮助工程师优化基础设计，确保基础在长期运行过程中能够承受风电机组的巨大荷载，保证风电场的安全稳定运行。

C、辅助地质构造分析

PS 波速的变化还可以用于识别地质构造，如断层、褶皱等。在海上风电勘察中，了解地质构造对于确定风机的布局和基础位置非常重要。如果在某一区域发现 PS 波速异常变化，可能意味着存在断层等地质构造，此时需要避开这些区域布置风机，或者采取特殊的基础设计来应对复杂的地质条件。

将静力触探技术与 PS 波速测试相结合，可以实现对海底地质信息的全面、准确获取。

静力触探能够提供土体的力学性质、土层分布等信息，而 PS 波速测试则可以补充地层的刚度、强度以及地质构造等方面的信息。

两者相互印证，相互补充，能够为工程师提供更完整、更准确的地质资料，从而更好地进行风机基础的设计和施工。

在风电场设计阶段，全面准确的地质信息有助于工程师选择更合适的风机基础类型和布局方案。根据静力触探和 PS 波速测试结果，可以确定不同区域的地质条件，从而选择最适合的基础类型，如在软土层较厚的区域采用吸力桶基础或导管架基础，在岩石地基上采用单桩基础或重力式基础。在施工过程中，通过实时监测两种测试数据，可以及时发现地质条件的变化，调整施工参数，保障施工安全与质量。

在大西洋海岸离岸风电项目中，Robertson Geo（RG）的地质工程师采用 P - S 悬挂测井和 SCPT（地震静力触探测试）对 16 个项目做了测试对比。

通过对比发现，在浅层土壤和深层土壤的调查中，两种方法都有各自的优势和适用条件。在松散沉积物中进行测试时，静力触探能够更准确地获取土体的力学性质参数，而 PS 波速测试则在确定地层的刚度和评估地层稳定性方面表现出色。

在致密 / 坚硬土壤中进行试验时，PS 波速测试对于识别地质构造和确定岩土力学参数具有重要作用，静力触探也能提供关于土体密实度等方面的信息。通过两者的结合，为该项目的地质勘察提供了全面准确的数据，确保了项目的顺利推进。

在国内某海上风电项目中，前期仅采用了静力触探技术进行地质勘察，在设计风机基础时，对于地层的稳定性和岩土力学参数的评估存在一定的不确定性。

后来，引入了 PS 波速测试，通过对 PS 波速测试结果的分析，发现了一些静力触探未能检测到的潜在地质问题，如局部地层存在软弱夹层，可能影响风机基础的稳定性。

根据新的测试结果，设计人员对基础设计进行了优化，增加了基础的加固措施，从而保障了项目的安全实施。

在海上风电勘察中，静力触探技术和 PS 波速测试都具有不可替代的重要作用，它们同等重要，缺一不可。只有将两者有机结合，才能全面准确地获取海底地质信息，为海上风电项目的设计、施工和运营提供可靠的依据。

随着海上风电技术的不断发展，我们相信，静力触探技术和 PS 波速测试技术也将不断完善和创新，为海上风电事业的可持续发展做出更大的贡献。

未来，我们应更加重视这两种技术的研究和应用，不断探索它们在海上风电勘察中的最佳组合方式，以推动海上风电产业的高质量发展。