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海洋软黏土大直径沉桩贯入挤土效应

2021-02-03韩雨薇周小文肖自卫

广东海洋大学学报 2021年1期
关键词:有限元深度变形

周 密,韩雨薇,周小文,肖自卫

(1.华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室,广东 广州 510640;2.华南理工大学华南岩土研究院,广东 广州 510640;3.中铁南方投资集团有限公司,广东 深圳 518000)

随着海洋资源开发的不断扩张[1],各类桩基础在我国港口和近海结构等工程中得到广泛应用。多桩体系是海洋工程中常见的桩基系统,而圆桩在贯入饱和海洋软黏土时,桩身将置换相同体积的土,产生巨大的侧向挤压应力,发生挤土效应,主要表现为沉桩时桩周土体发生水平位移和竖向隆起;桩周土体被重塑和扰动,应力状态发生改变,产生很高的孔隙水压力;土的原始结构遭到破坏,土体的工程性质与沉桩前相比发生了很大改变[2]。海洋桩挤土效应可能影响起重船的锚泊系统、导管架多桩基础施工等,严重时会因过大的水平位移而导致桩基础倾斜,造成工程事故。因此,研究圆桩贯入过程中桩周土体的变化规律对海洋桩基础桩体施工具有重要意义。

研究沉桩过程中挤土效应主要有圆孔扩张理论(CEM)、应变路径法(SPM)和有限单元法(FEM)[3]等三种常用方法。其中关于沉桩机理、孔隙水压力的产生与消散、单桩的极限承载力理论研究较多。王幼青等[4]为了分析挤土桩施工对相邻建筑设施的影响,在试验研究的基础上,采用Vesic圆孔扩张理论和Duncan-Chang 模型模拟土的力学性能。近年来,刘裕华等[5]应用假定有初始孔径的圆柱形扩孔理论对预制管桩施工引起的挤土效应进行了现场试验研究;……

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