基于SPH-FEM算法和临界状态本构模型的砂土地基中吸力桶形基础结构沉贯过程数值模拟

桶形基础是近二十年来应用于海洋工程的具有良好发展前景的基础形式。它是一种上顶面封闭,下底面面敞开的柱状结构。安装时首先利用自重嵌入海床一定深度,然后借助吸力泵对桶内进行排水排气减压,在桶顶处形成压差,实现吸力贯入。吸力桶基础在沉贯过程中会对周围土体产生扰动而使土体应力状态重新分布,从而影响地基和周围环境之间的相互作用。然而,目前关于吸力桶基础的有限元分析很少考虑安装阶段的影响。本文采用了可考虑土体大变形的FEM-SPH耦合方法结合高级临界状态本构模型来模拟吸力桶基础的沉贯过程以及基础安装到位之后受到组合静荷载作用的响应。采用室内模型试验对本研究建立的数值模型进行了验证,证明了FEM-SPH方法可以合理地描述吸力桶基础的沉贯过程以及土体重分布后的应力状态。