在过去的几十年里，海上风电逐渐被视为满足日益增长的能源需求的重要解决方案（Cheng等人，2023a），而风力涡轮机的发展也引起了人们对桩分析的极大兴趣（Cheng等人，2022）。岩石嵌套桩（RSP）作为一种桩基础形式，在各种工程应用中得到了广泛采用（Lin和Wang，2023；Wang等人，2026）。陆上建筑工程中的RSP主要承受上部结构的垂直荷载（Qin等人，2026；Mathumidah等人，2025），其行为受轴向荷载传递的控制。相比之下，随着海上风电向更深水域发展（Cheng等人，2023b），海上风力涡轮机的RSP主要承受持续的环境荷载（Wang等人，2023；Zeng等人，2023；Zhang等人，2024），包括风荷载、波浪荷载和流荷载，其中侧向荷载和弯矩控制着结构响应（Mehrabadi等人，2023）。因此，判断RSP是刚性桩还是柔性桩对于估算其侧向承载能力至关重要，因为桩基础的失效机制可能受到刚性-柔性分类的影响（Broms，1964；Carter和Kulhawy，1992；Singh等人，2024）。
在过去几十年中，根据从现场或实验室测试数据获得的桩的各种特性，提出了四种典型的方法来识别桩的刚性-柔性分类，如表1所示。
与通常难以测试且成本较高的桩的变形、挠度和弯矩相比（Liu等人，2021），桩头的侧向荷载-位移F-y曲线可以很容易地通过现场或实验室测试获得（Cheng等人，2024）。因此，研究人员广泛使用F-y曲线来提出预测模型，以计算确定RSP刚性-柔性分类的关键参数Lc，如表2所示。
Lc的概念最初由Matlock和Reese（1962）提出，他们指出当F-y曲线与桩的嵌入长度L无关时，该桩可定义为柔性桩，相应的L值即为临界长度Lc（Randolph，1981）。此后，开发了多种预测模型来估算不同基础条件下的Lc，包括粘性土（Broms，1964）、硬粘土（Davies和Budhu，1986）以及软岩（Carter和Kulhawy，1992；Randolph，2020）基础，如表2所示。
这些研究表明，桩的刚性-柔性分类受到基础模量Em、桩的细长比L/D以及桩与基础之间的模量比Ep/Em等因素的强烈影响。在这些参数中，L/D和Ep/Em是控制桩行为的最重要参数（Randolph，1981，2020；Carter和Kulhawy，1992）。
需要注意的是，表2中列出的用于估算桩临界长度Lc的现有刚性-柔性分类模型是基于线性F-y关系建立的，这些关系是在弹性土/岩本构假设下推导出来的，通常仅适用于低荷载水平（Poulos，1971）。临界长度Lc通常是通过线性F-y曲线的斜率k来确定的。
然而，海上风力涡轮机基础经常承受严重的环境荷载，如台风和极端波浪（Wu等人，2019），这可能导致较大的侧向荷载和显著的桩变形。在这种条件下，桩-岩相互作用变得高度非线性。因此，基于线性F-y关系的传统Lc模型可能无法准确捕捉高侧向荷载条件下海上RSP的行为。
为了解决这一限制，本研究采用弹性-塑性Mohr-Coulomb本构模型，利用3DEC模拟高侧向荷载下的非线性桩-岩相互作用。基于得到的非线性F-y曲线，引入了特征参数Fmax（极限侧向承载能力）来识别桩从刚性到柔性行为的转变，并估算临界长度Lc。与仅依赖于初始刚度参数k的传统方法相比，所提出的基于Fmax的方法能更好地反映RSP的非线性响应。
因此，所提出的模型为在高侧向荷载水平和较大变形条件下估算Lc提供了更可靠的框架，这在海上风力涡轮机基础中是典型的情况。
在这项研究中，首先提出了一个基于3DEC的合成RSP模型，并通过现场测试数据进行校准。其次，进行了敏感性分析，以研究不同细长比L/D和模量比Ep/Em的侧向加载RSP的行为。第三，提出了用于估算RSP临界长度Lc的模型。最后，测试了所提出模型的可靠性，并将其与现有的RSP刚性-柔性分类预测模型进行了比较。
