岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (5): 1374-1382.doi: 10.16285/j.rsm.2021.1420

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考虑结构性黏土应变软化效应的 桩靴竖向承载特性研究

焦钰祺1，贺林林1, 2, 3，梁越1, 2, 3，刘旭菲4   

  1. 1. 重庆交通大学 河海学院，重庆 400074；2. 重庆交通大学 国家内河航道整治工程技术研究中心，重庆 400074； 3. 重庆交通大学 水利水运工程教育部重点实验室，重庆 400074；4. 浙江水利水电学院 水利与环境工程学院，浙江 杭州 310018
  • 收稿日期:2021-08-23 修回日期:2022-01-18 出版日期:2022-05-11 发布日期:2022-05-02
  • 通讯作者: 贺林林，女，1983年生，博士，副教授，主要从事港口海岸及近海工程结构设计理论及方法、土与结构相互作用研究工作。 E-mail: helinl@126.com E-mail:jiaoyuqi1031@163.com
  • 作者简介:焦钰祺，女，1996年生，硕士研究生，主要从事港口海岸及近海工程结构设计理论及方法研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金（No. 51709138）；重庆市基础与前沿研究科学基金（No. cstc2018jcyjAX0559）；天津市自然科学基金（No. 16JCQNJC07300）；重庆市博士后科研项目特别资助项目（No. Xm2017188）。

Study of vertical bearing capacity of spudcan foundations considering strain-softening effect of structured clay

JIAO Yu-qi1, HE Lin-lin1, 2, 3, LIANG Yue1, 2, 3, LIU Xu-fei4   

  1. 1. Hohai College, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, China; 2. National Engineering Research Center for Inland River Channel Regulation, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, China; 3. Key Laboratory of Education Ministry of Water Conservancy and Water Transportation Engineering, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, China; 4. Hydraulic and Environment Engineering College, Zhejiang University of Water Resources and Electric Power, Hangzhou, Zhejiang 310018, China
  • Received:2021-08-23 Revised:2022-01-18 Online:2022-05-11 Published:2022-05-02
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51709138), the Basic and Frontier Research Science Foundation of Chongqing (cstc2018jcyjAX0559), the Tianjin Natural Science Foundation (16JCQNJC07300) and the Postdoctoral Research Project of Chongqing) (Xm2017188).

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摘要： 为评估桩靴在结构性较强的黏土场地贯入时，土体的应变软化效应对桩靴竖向承载特性的影响，首先采用VUSDFLD子程序定义结构性黏土不排水抗剪强度 随累积绝对塑性剪应变 的变化关系，使现行的耦合欧拉-拉格朗日（coupled Eulerian-Lagrangian，简称CEL）数值分析方法能够模拟结构性黏土的应变软化效应。然后，基于改进后的CEL数值分析方法，分析土体灵敏度 、土体应变软化参数 及土体脆性参数 对桩靴上方土体回流及竖向承载特性的影响。结果表明： 、 及 均会对桩靴上方土体回流及桩靴竖向承载力产生影响，其中反映结构性黏土脆性特性的参数 影响最显著。与未考虑土体应变软化效应的情况相比，考虑结构性黏土应变软化效应的桩靴竖向承载力因子和极限孔穴高度明显偏低。此外，建立了桩靴在结构性较强的海洋黏土场地预压贯入时的归一化极限孔穴高度及桩靴深贯入竖向承载力预测公式，预测结果较合理。研究成果也可为实际工程中评估桩靴深贯入竖向承载力、预测桩靴最终贯入深度提供参考。

关键词: 结构性黏土, 应变软化效应, 极限孔穴高度, 竖向承载力, 耦合欧拉-拉格朗日方法

Abstract: To evaluate the effect of the strain-softening of structured clays on the vertical bearing capacity of the spudcan foundations, firstly, the VUSDFLD subroutine was used to define the relationship between the undrained shear strength and accumulated absolute plastic shear strain , so that the coupled Eulerian-Lagrangian (CEL) numerical analysis method can simulate the strain-softening effect of structured clays. Then, based on the improved CEL numerical analysis method, the effects of soil sensitivity , soil strain-softening parameter , and soil brittleness parameter on the soil backflow above the spudcan as well as on the vertical bearing characteristics of spudcan foundations were analyzed. The results show that soil sensitivity , soil strain-softening parameter and soil brittleness parameter all have impacts on the soil backflow and on the vertical bearing capacity of spudcans, in which the effect of the brittleness parameter is most significant. Also, compared with the situation without considering the strain-softening effect, the bearing capacity factor of spudcan foundations and limiting cavity depth considering the strain-softening effect of structured clay are dramatically lower. Finally, the prediction expressions of the normalized limiting cavity height and vertical bearing capacity of spudcan foundations in structured marine clay were established, and the prediction results are reasonable. The research results of this paper can be used to assess the bearing capacity and penetration depth of spudcan foundations in practical engineering.

Key words: structured clay, strain-softening effect, limiting cavity height, vertical bearing capacity, coupled Eulerian-Lagrangian method

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