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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[1] 刘映晶, 杨杰, 尹振宇, . 内部侵蚀对地下结构影响的数值分析： 在隧道渗漏问题上的应用[J]. 岩土力学, 2022, 43(5): 1383-1390.
[2] 王海波, 吕伟华, 武荘, 朱文波, . 不同温度应力路径下饱和黏土剪切特性[J]. 岩土力学, 2022, 43(3): 679-687.
[3] 朱文波, 戴国亮, 王博臣, 龚维明, 孙捷, 胡皓, . 吸力式沉箱底部土体循环特性 及其等效循环蠕变模型研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(2): 466-478.
[4] 王兴开, 夏才初, 朱哲明, 谢文兵, 宋磊博, 韩观胜, . 单级荷载下极软煤岩长期蠕变规律及本构模型研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(8): 2078-2088.
[5] 孙锐, 阳军生, 李雨哲, 杨峰, 刘守花. 基于广义Hoek-Brown屈服准则的极限分析 下限有限元法[J]. 岩土力学, 2021, 42(6): 1733-1742.
[6] 朱晟, 张远, 加力别克·阿哈力别克, 喻建清, 何兆升, . 基于增量分析的堆石坝瞬变-流变参数联合反演[J]. 岩土力学, 2021, 42(5): 1453-1461.
[7] 刘嘉, 冯德銮, . 考虑土颗粒微细观运动的多尺度耦合 有限元分析方法[J]. 岩土力学, 2021, 42(4): 1186-1200.
[8] 雷华阳, 许英刚, 缪姜燕, 刘旭. 动渗耦合作用下软黏土动力特性试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 601-610.
[9] 魏匡民, 陈生水, 马洪玉, 李国英, 米占宽, . 黏弹性方法用于面板堆石坝动力分析时必要的改进[J]. 岩土力学, 2021, 42(12): 3475-3484.
[10] 胡静, 唐跃, 张家康, 邓涛. 高速列车荷载作用下饱和软土地基动力响应研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(11): 3169-3181.
[11] 任连伟, 曹辉, 孔纲强, . 注入位置对化学电渗法加固软黏土 效果影响试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(10): 2705-2712.
[12] 张玲, 欧强, 赵明华, 丁选明, 刘健飞, . 移动荷载下土工加筋路堤动力响应特性数值分析[J]. 岩土力学, 2021, 42(10): 2865-2874.
[13] 戴轩, 郭旺, 程雪松, 霍海峰, 刘国光, . 盾构隧道平行侧穿诱发的建筑纵向沉降 实测与模拟分析[J]. 岩土力学, 2021, 42(1): 233-244.
[14] 刘泉声, 王栋, 朱元广, 杨战标, 伯音, . 支持向量回归算法在地应力场反演中的应用[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 319-328.
[15] 王翔南, 郝青硕, 喻葭临, 于玉贞, 吕禾. 基于扩展有限元法的大坝面板脱空三维模拟分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 329-336.
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[1] 姚仰平，侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 徐金明,羌培,张鹏飞. 粉质黏土图像的纹理特征分析[J]. , 2009, 30(10): 2903 -2907 .
[3] 向天兵，冯夏庭，陈炳瑞，江 权，张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[4] 石玉玲，门玉明，彭建兵，黄强兵，刘洪佳. 地裂缝对不同结构形式桥梁桥面的破坏试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2917 -2922 .
[5] 夏栋舟，何益斌，刘建华. 土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析[J]. , 2009, 30(10): 2923 -2928 .
[6] 徐速超，冯夏庭，陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[7] 张力霆，齐清兰，魏静，霍倩，周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[8] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[9] 易 俊，姜永东，鲜学福，罗 云，张 瑜. 声场促进煤层气渗流的应力-温度-渗流压力场的流固动态耦合模型[J]. , 2009, 30(10): 2945 -2949 .
[10] 陶干强，杨仕教，任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .
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