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沉桩挤土的球形孔扩张理论研究及其数值模拟分析
| 论文题名： | 沉桩挤土的球形孔扩张理论研究及其数值模拟分析 |
| 关键词： | 球形孔扩张;数值模拟;沉桩贯入;挤土现象;土体环境 |
| 摘要： | 近年来，如何准确获取静压桩贯入土体的桩-土作用机理是学者们研究的热点课题，其中，球形孔扩张理论是热点之一，但由于沉桩挤土规律复杂、多变、且影响因素繁多，因此，对静压桩贯入问题的研究还存在诸多问题。例如，球形孔扩张理论研究的前提条件不够完善，数值模拟考虑的外在因素也并不全面等等。为了弥补和完善沉桩机理的这些不足，本文做了如下工作： 1）针对扩孔模型破坏区，考虑超固结粘土应变软化效应的影响，推导了扩孔破坏区的扩张应力、超孔隙水压力以及破坏区半径与塑性区半径关系的数学表达式，并进行了相关规律分析。 2）考虑土体孔隙比随深度变化，利用位移贯入法，采用修正剑桥模型对静压桩贯入土体的全过程进行数值模拟计算，分析总结沉桩规律。之后，深入探讨了土体模型参数对沉桩挤土效应的影响机制。 3）结合理论推导和数值计算，针对具体工程项目，分析了静压桩施工对桩周土体环境的影响规律。 研究结果表明：（1）随着贯入过程中扩孔压力的增大，破坏区产生塑性流动并出现应变软化现象，与此同时，破坏区土体出现应力主轴变动的现象。（2）对于正常固结土，破坏区范围约为5~6倍桩径，随着超固结比的增大，破坏区半径逐渐减少。（3）超孔隙水压力随超固结比的增大而增大，随计算点距离的增大而明显下降。（4）扩孔压力的有效传递半径约为桩孔直径5~7倍左右，该范围也可视为塑性区的边界值。（5）静压桩数值影响因素的主次顺序为：①摩擦系数f、②膨胀指数?、③硬化模量?、④泊松比?、⑤正常固结线（NCL）在e轴上的截距e1、⑥破坏线斜率M。 通过对静压桩贯入土体过程的理论推导，数值计算和实际监测数据分析，总结了沉桩贯入机理及其对周边土体环境的影响规律，全面，有效的反映了静压桩贯入土体过程中的挤土现象，具有一定的创新性与参考价值。 |
| 作者： | 余宗源 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 程涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 三峡大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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