岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (3): 669-678.doi: 10.16285/j.rsm.2021.0950

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

吸力式沉箱基础底部土体卸荷蠕变及其长期 抗拔承载特性研究

朱文波1, 2，戴国亮1, 2，王博臣1, 2，龚维明1, 2，王海波3，张宇4   

  1. 1. 东南大学 混凝土及预应力混凝土结构教育重点实验室，江苏 南京 211189；2. 东南大学 土木工程学院，江苏 南京 211189； 3. 南京林业大学 土木工程学院，江苏 南京 210037；4. 华能国际电力江苏能源开发有限公司清洁能源分公司，江苏 南京 210003
  • 收稿日期:2021-06-27 修回日期:2021-12-30 出版日期:2022-03-22 发布日期:2022-03-22
  • 通讯作者: 戴国亮，男，1975年生，博士，教授，博士生导师，主要从事地下结构工程方面的教学与研究工作。E-mail: daigl@seu.edu.cn E-mail:230169390@seu.edu.cn
  • 作者简介:朱文波，男，1990年生，博士，博士后，主要从事海洋岩土以及地下结构方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目（No.52078128，No.51878160，No.51678145）；中国华能集团有限公司科技项目（No.HNKJ19-H17）。

Unloading creep of soft clay and long-term uplift bearing characteristics of suction caisson foundation

ZHU Wen-bo1, 2, DAI Guo-liang1, 2, WANG Bo-chen1, 2, GONG Wei-ming1, 2, WANG Hai-bo3, ZHANG Yu4   

  1. 1. Key Laboratory of Concrete and Prestressed Concrete Structure of Ministry of Education, Southeast University, Nanjing, Jiangsu 211189, China; 2. School of Civil Engineering, Southeast University, Nanjing, Jiangsu 211189, China; 3. Nanjing Forestry University, School of Civil Engineering, Nanjing, Jiangsu 210037, China; 4. Huaneng International Power Jiangsu Energy Development Co., Ltd. Clean Energy Branch, Nanjing, Jiangsu 210003, China
  • Received:2021-06-27 Revised:2021-12-30 Online:2022-03-22 Published:2022-03-22
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(52078128, 51878160, 51678145), the Science and Technology Project of China Huaneng Group Co., Ltd(HNKJ19-H17).

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摘要： 饱和软黏土地基中吸力式沉箱基础在上拔过程中其底部土体为轴向卸荷状态，目前对软黏土卸荷蠕变以及吸力式沉箱长期抗拔承载特性研究较少。因此，进行了不同围压下软黏土三轴固结不排水卸荷蠕变试验以及吸力式沉箱基础长期抗拔试验，分析了沉箱底部土体卸荷蠕变特性以及吸力式沉箱基础长期抗拔承载特性。卸荷蠕变试验结果表明：在偏应力较低的情况下，土体卸荷蠕变变形可忽略不计，土样变形主要为瞬时变形。随着轴向卸荷应力增大，软黏土蠕变变形越大且非线性蠕变特性愈加明显。根据卸荷蠕变试验结果，提出与应力水平相关的蠕变模型，揭示了模型中3个参数在相同围压下随应力水平的增大而近似呈线性减小的变化规律。然后将该模型从一维扩展至三维，并开发UMAT子程序，通过有限元验证该模型的合理性。同时将该模型用于吸力式沉箱基础抗拔承载力分析中，并与吸力式沉箱模型长期抗拔试验结果进行了对比验 证。

关键词: 吸力式沉箱基础, 软黏土, 轴向卸荷, 蠕变模型, 有限元

Abstract: During the uplift process of suction caisson foundation, the soil at the bottom of caisson is in an axial unloading state. But there are few studies on the mechanism of the unloading creep of soft clay. Therefore, the axial unloading triaxial creep test on saturated soft clay was carried out to obtain the variation law of axial strain with time and deformation mechanism of soft clay under different confining pressures. At the same time, the long-term uplift test on suction caisson foundation was carried out to analyze the long-term uplift bearing characteristics of suction caisson foundation. The unloading creep test results show that under the condition of the low deviator stress, the unloading creep deformation of soil can be ignored. The unloading deviator stress is higher, the unloading creep deformation is greater and the nonlinear creep characteristics become more obvious. Therefore, by introducing the creep model and considering the influence of the deviator stress, the stress-dependent creep model is proposed to describe the unloading creep of soft clay. Then, the stress-dependent creep model is extended to a three-dimension constitutive model, and a finite element subroutine is developed to establish a finite element analysis method for analyzing the long-term uplift capacity of suction caisson foundations and validated with the long-term uplift bearing capacity results of caisson model.

Key words: suction caisson foundation, soft clay, axial unloading, creep model, finite element method

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