饱和黏土中静压沉桩特性与数值模拟

作     者：曹锦楼 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李雨浓

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 081401[工学-岩土工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：静压桩 饱和黏土 圆孔扩张理论 挤土效应 土塞效应 桩端阻力 数值模拟 

摘      要：随着中国建筑类工作者在海内外参与承建的项目越来越多,我们的土木工程地下基础施工水平也越来越高。桩基础因其承载力高、稳定性好、沉降量少且均匀、沉降速率低且收敛快等特点,在工程实际中得到了广泛的应用。目前,静压桩因其噪音小、污染少、施工效率高、对桩身损伤小等优点获得了沿江沿海软土地区工程建设的青睐。静压桩属于挤土置换桩,在沉桩过程中会对桩周及桩端土体进行挤压而产生不利的影响。因此,对沉桩特性的研究可以帮助我们有效地预估挤土效应对周围建筑物等公共设施的影响,以及合理地估算桩端承载力。本文以饱和黏土为研究对象,主要工作如下:（1）基于柱孔扩张理论,采用拓展Lade-Duncan屈服准则求得饱和黏土中静压沉桩挤土效应的柱孔扩张解答;其次,针对开口管桩,在考虑其土塞效应的基础上推导出其桩身柱孔扩张理论解,并通过模型试验验证了该解答的合理性。（2）对静压桩在饱和黏土中沉桩所产生的桩端挤土效应通过球孔扩张理论进行分析,并在此基础上得到了极限桩端阻力的理论公式。通过室内模型试验,将沉桩最终桩端阻力与极限桩端阻力理论值进行对比,验证的理论解答的合理性,由结果可知极限桩端阻力的计算公式更适合于细长桩承载力的估算。（3）为了更加直观地观察静压桩的挤土效应,采用大型通用有限元分析软件ABAQUS对静压桩的连续贯入过程进行了数值仿真模拟,对桩土相互作用规律进行研究,得到了沉桩挤土过程中桩周土体的应力场、位移场以及桩端阻力,并对结果进行了分析。