砂土中打入桩沉桩过程位移与应变场的三维离散元分析

模型槽试验可用于分析打入桩沉桩过程中土体应力、位移和应变场的演化规律,对准确分析打入桩的承载特性至关重要。采用GPU加速三维离散元软件,通过轴对称模型及粒径细化方法,模拟了60°圆心角断面模型槽内砂土中的闭口桩打入过程,着重分析了桩端阻力、土体位移场与应变场的演化趋势,与文献中的试验和有限元模拟结果进行了定性与定量对比,验证了该离散元模型的有效性。主要结论如下:(1)对沉桩过程的离散元模拟,模型尺寸需满足最小槽径-桩径比和桩径-粒径比等尺寸要求,经单元试验参数标定后,可定量分析打桩过程中的土体变形模式;(2)根据沉桩过程中的位移场形态,近桩处土体可分为竖向压缩区、过渡区、径向压缩区,土体最大位移发生在过渡区;(3)桩下方土体主要受到竖向压缩且在桩端处存在应变集中,桩侧土体主要受径向压缩且在桩肩处存在应变集中。模拟结果可结合打桩过程中的土体应力场分布,为打入桩设计方法的改进和承载力计算提供依据。