鳞片桶壁吸力基础是一种从仿生角度提出的新型吸力基础，侧壁摩阻力具有显著方向性，能够有效降低基础贯入阻力和提升抗拔能力，可用于锚固系泊漂浮结构及海上光伏（见图1a）。与传统吸力基础相比，鳞片吸力基础具有如下优点：①不同于其他异性桩的研发，鳞片吸力基础未增加任何辅助设备及特殊施工工艺，故未提高施工成本。②沉贯过程中，桶外壁摩阻力减小，降低了贯入阻力；桶内土塞量有效降低，基础可自行贯入设计深度，避免灌浆封顶，显著提升了施工效率，降低了施工造价。③当基础受到拉拔荷载时，桶外壁摩擦阻力增大，显著提高了基础的抗拔承载力，因此，相同承载力设计标准下，降低了基础的用钢量。
（a）鳞片吸力基础模型
（b）多角度拉拔加载系统
图1 鳞片吸力基础模型及多角度拉拔加载系统
利用自主研发的多角度拉拔加载系统（图1b），开展了砂土中鳞片吸力基础倾斜单调加载模型试验，并与传统吸力基础对比。研究发现：随着系泊深度增加，传统和鳞片吸力基础极限承载力先增加后减小，并在系泊深度为0.75H处达到峰值，由此可知，传统和鳞片吸力基础最优系泊点位于系泊深度0.75H附近。与传统吸力基础相比，鳞片吸力基础极限承载力显著增加，当系泊位置在0、0.25、0.58、0.75和1H处时，极限承载力平均增长27%、20.6%、15.65%、13.84%和 24.4%。由此证明：倾斜荷载作用下，仿生鳞片结构通过改善桶壁-土体的界面摩擦阻力，显著提高了吸力基础的抗拔承载力。
图6 鳞片吸力基础极限抗拔承载力
进一步对鳞片吸力基础的破坏模式进行探究，结果表明：0~0.58H埋深范围内，当加载角度θ=20°时，基础沿加载方向前倾转动破坏，转角随位移增加而增大，θ=40°时，转角的变化较小，基础发生破坏时转角小于1°，此时，基础沿某一方向平动破坏。而加载角度θ=60°和80°时，基础发生后倾转动破坏。0.75~1H埋深范围内，鳞片吸力基础发生后倾转动破坏。
基于任意机理模型和最小抗力原则，提出了最优系泊点处鳞片吸力基础抗拔承载力计算公式，并采用模型试验结果验证方法的准确性。结果表明：计算值与模型试验结果在容许范围内，故理论公式可以为实际工程提供一定参考。
图8 鳞片吸力基础转动角度-位移曲线
