李家华,单恒年,陈 祥

(中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广州 510230)

早在20世纪70年代，国内外学者就对沉桩挤土效应的研究做了大量的工作。归纳起来，可总结为以下几种方法：圆孔扩张理论、应变路径法、有限元分析法。目前对沉桩挤土效应的分析和解答大部分都是基于经典平面圆孔扩张理论[3]，在岩土工程领域中被广泛地运用于沉桩引起的应力、孔压和土体位移、原位测试(如旁压试验和静力触探)、爆破形成的弹坑等工程问题的分析中，另外常用的方法还有：应变路径法、试验方法、有限元数值模拟法等。沉桩过程桩土相互作用由于其涉及到几何非线性、接触非线性、材料非线性、大变形、本构模型等一系列的问题，仅仅凭借着理论公式的推导和试验研究不足以满足越来越精确的工程要求，以及实际施工过程中的复杂性。有限单元法(Finite Element Method)的出现，使有限元分析(Finite Element Analysis)成为了解决这些非线性复杂问题的一个有效途径[4]。采用ABAQUS有限元分析软件，首先建立合理的有限元模型，并与文献中的离心试验数据进行比较，证明模型的正确性和合理性，通过有限元模拟，研究沉桩过程中桩周土体的径向位移变化规律。

1 沉桩有限元分析模型构建

有限元模型土体的尺寸及参数参照离心试验来设置。假设桩径为0.3 m,桩长为5.0 m，桩靴角度为60°，桩靴采用光滑过渡。为了减小土体边界条件的影响，将土体的分析区域长度方向设为两倍桩长即10 m，宽度方向设为一倍桩长即5 m，同时为了防止土体挤压变形穿越轴线，要预留刚性小管间隙0.001 m。……