自升式平台插桩过程CEL分析及验证

插桩对自升式平台总体响应和设计影响很大,插桩预测有助于保证平台安全工作和减少刺穿事故。本文采用欧拉-拉格朗日耦合法(CEL)研究桩靴在粘土中的插桩性能。土体采用三维减缩积分欧拉单元离散,并定义为von-Mises弹性塑性模型;桩靴简化为刚体,其与土体间的相互作用采用加强沉浸边界法模拟。与Hossain所做的土工离心模型试验对比表明:von-Mises模型可以有效模拟出插桩过程中土体的流动特性,与试验模型所得结果吻合良好;在插桩过程中,土体发生了表面隆起、壁面坍塌、土体回流和局部流动等4种流动失效现象;Skempton方程忽视了土体部分回流对桩靴承载力的影响,在插桩前期预测结果偏大,后期与数值解一致。

双层地基中纺锤形桩靴基础贯入阻力及机理分析

采用基于耦合欧拉—拉格朗日算法的三维大变形有限元方法对于上硬下软黏土地基及上砂下黏双层地基上纺锤形桩靴的贯入过程进行了数值模拟.在有限元软件ABAQUS平台上进行二次开发,将黏土不排水抗剪强度软化经验规律与基于Tresca屈服准则的理想弹塑性模型相结合,从而可以比较合理地考虑黏土渐进软化特性对于桩靴贯入机制的影响.进而系统地探讨了上层土厚度与桩靴直径之比、砂土层内摩擦角、黏土层不排水抗剪强度及其应变软化参数等对于桩靴贯入阻力曲线的影响,揭示了不同情况下穿透现象发生时的土体变形机理.计算结果表明:上层土厚度与桩靴直径之比对于贯入阻力曲线具有很大影响,上层黏土硬壳层的强度软化特性会降低桩靴贯入过程中发生穿透破坏的可能性.随着贯入深度的增大,上砂下黏地基中,桩靴基础上部形成了漏斗状陷坑,而上硬下软黏土地基中则形成了一个倒置的无底啤酒瓶状陷坑.