静压桩柱孔扩张理论研究及其数值模拟分析

【摘要】在软基处理中,静压桩的使用越来越广泛,对于如何在施工过程中减少对周边环境的影响是值得研究的课题。柱孔扩张理论和数值模拟是研究沉桩挤土问题的两种最常用的方法。本文在总结前人研究成果的基础上,考虑了软黏土结构特性的影响,以柱孔扩张理论为基础,应用空间准滑动面理论分析了沉桩时结构性土体的应变软化和剪胀性特性,给出了弹性区和塑性区应力、应变和径向位移及超静孔隙水压力的相关解答。本文采用有限差分软件FLAC3D对结构性土体的单桩沉桩过程进行数值模拟,有效分析和预测了土体位移场和超孔隙水压力分布及消散规律。本文的主要成果如下：(1)基于SMP准则给出了柱孔扩张问题中塑性区和弹性区的应力、应变和位移的解答。(2)在考虑应变软化的柱孔问题解答中,对不同后继屈服条件下的内摩擦角,得到塑性区半径比值的变化规律；选取不同剪胀参数,得到土的剪胀性对塑性区半径、扩孔压力和径向位移的影响。(3)沉桩挤土径向位移随着径向距离的增大近似呈对数形式衰减,且距桩中心越近衰减越快。静压桩沉桩前期土体竖向位移表现为隆起,后期土体表现为下沉,且竖向位移随深度增加而先增加后减小,在整个压桩过程中地表处土体表现为隆起。(4)均质土体中沉桩时会在桩周土体中产生很大的初始超孔隙水压力,在径向上呈对数衰减。
【作者】姚志敏；
【导师】杨锐；
【作者基本信息】广东工业大学，岩土工程，2014，硕士
【关键词】柱孔扩张；应变软化；空间准滑动面；挤土效应；数值模拟；

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