软土地基中深水桩基础水平循环弱化特性与离心模型试验研究

针对软土地基中深水桩基础长期水平循环弱化特性现有研究存在的不足和需求，本课题首先通过离心模型试验的手段进行各种组合水平循环荷载下深水长桩基础的离心模型试验研究，以揭示桩土相互作用的衰减弱化机理以及桩周土体的破坏发展规律，其次采用不排水软粘土弹塑性损伤模型和大变形数值模拟技术，对水平循环受荷桩进行大变形有限元数值分析以得到循环荷载下不同桩身处的循环p-y曲线以及桩周土体的抵抗发挥过程、剪切带的发生发展等。然后基于有限元分析得到桩侧土体最终破坏机理，采用极限分析和应变路径耦合方法以及软粘土损伤模型，对水平循环受荷桩桩侧土体极限土抗力的衰减弱化进行分析。从而为合理确定工程设计所需的p-y曲线提供试验和理论依据。

针对软土地基中深水桩基础长期水平循环弱化特性现有研究存在的不足和需求，通过开展两种桩径的软粘土中单桩水平循环加载试验，研究了在水平循环荷载作用下桩侧土体抵抗的发生发展以及弱化的形成，得到了刚性桩和弹性桩在水平循环荷载作用下的循环弱化规律。通过引入不排水条件下软粘土循环弱化损伤模型，开展了二维和三维水平循环受荷桩的弹塑性有限元数值模拟，分别考虑了循环荷载参数和土体循环弱化参数对弹性桩和刚性桩的循环桩土相互作用和循环后桩侧极限抗力的影响。利用弹性介质水平荷载下刚性圆盘的弹性力学解和应变路径法，将土体的应力应变关系与单桩的桩侧抗力和单桩变形建立联系，推导了粘土中单桩的p-y曲线，并利用模型试验的研究结论和有限元数值模拟的结果，分别对双曲线模型和指数模型的静载水平受荷桩的p-y曲线进行修正，建立了软粘土中长期大数目水平循环受荷桩的p-y曲线理论计算方法。研究成果为深水桩基础的工程设计提供了理论基础。