Experimental tests to evaluate skirt penetration resistance in scour protection for offshore foundations

Abstract

Full scale experimental tests were performed to evaluate the penetration resistance of steel plates (skirts), which are present in different types of offshore foundations, like mud-mat foundations. This research is motivated by the design of the jacket foundation for the DolWin kappa offshore substation, within the framework of DolWin6 project Penetration resistance is well-studied in clays and sands, but there is limited information on penetration in coarse granular materials, which are typically used as scour protection. Direct extrapolation of penetration resistance in sands is not possible because of the grain-size effect. Several plate thicknesses and gravel sizes were used to study the influence of the grain-size effect on the penetration resistance. The results of the experimental tests showed a strong dependence of penetration resistance on penetration depth as expected, but also a significant dependence on skirt thickness and gravel grain size. A good agreement with experimental results has been found when analytically interpreting the penetration resistance using traditional bearing capacity formulas, but with an equivalent skirt thickness related to the real skirt thickness and to the grain size, to account for the grain-size effect.

Des essais expérimentaux à grande échelle, ont été réalisés pour évaluer la résistance à la pénétration des jupes, qui sont présentes dans différents types de fondations offshore, telles que les fondations de type mud-mat. La résistance à la pénétration est bien étudiée dans les argiles et les sables, mais il y a peu d'informations sur la pénétration dans les matériaux granulaires grossiers, qui sont généralement utilisés comme protection contre l'affouillement. L'extrapolation directe de la résistance à la pénétration dans les sables n'est pas possible en raison de l'effet de la taille des grains. Plusieurs épaisseurs de plaques et tailles de graves ont été utilisées pour étudier l'influence de l'effet de la taille des grains sur la résistance à la pénétration. Les résultats des essais expérimentaux ont montré une forte dépendance de la résistance à la pénétration par rapport à la profondeur de pénétration, comme prévu, mais aussi une dépendance significative par rapport à l'épaisseur de la jupe et à la taille des grains de graves. Un bon accord avec les résultats expérimentaux a été trouvé lors de l'interprétation analytique de la résistance à la pénétration en utilisant les formules traditionnelles de capacité portante, mais avec une épaisseur de jupe équivalente liée à l'épaisseur réelle de la jupe et à la taille des grains, pour tenir compte de l'effet de la taille des grains.