›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (1): 247-252.doi: 10.16285/j.rsm.2017.01.031

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

桶形基础液压下沉过程的耦合欧拉-拉格朗日有限元法分析

闫澍旺1,林 澍1,霍知亮1,楚 剑2,郭 伟3   

  1. 1. 天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津 300072;2. 爱荷华州立大学 土木建筑与环境工程学院,艾姆斯 美国; 3. 南洋理工大学 土木与环境工程学院,新加坡
  • 收稿日期:2015-01-28 出版日期:2017-01-11 发布日期:2018-06-05
  • 通讯作者: 霍知亮,男,1987年生,博士,主要从事岩土工程方面的研究。E-mail: huozhiliang_01@163.com E-mail:yanshuwang@tju.edu.cn
  • 基金资助:

    闫澍旺,男,1950年生,硕士,教授,博士生导师,主要从事岩土工程方面的研究工作。

Coupled Eulerian-Lagrangian finite element analysis of suction caisson penetration processes under hydraulic pressure

YAN Shu-wang1, LIN Shu1, HUO Zhi-liang1, CHU Jian2, GUO Wei3   

  1. 1. State Key Laboratory of Hydraulic Engineering Simulation and Safety, Tianjin University, Tianjin 300072, China; 2. Department of Civil, Construction & Environmental Engineering, Iowa State University, Ames, USA; 3. School of Civil and Environmental Engineering, Nanyang Technological University, Singapore
  • Received:2015-01-28 Online:2017-01-11 Published:2018-06-05

摘要: 由于结构物贯入时网格变形过大而产生扭曲畸变等问题,常会造成岩土工程下沉贯入领域的数值分析收敛困难甚至计算结果失真。采用合适的数值方法分析此类问题颇具挑战性。传统的有限元模拟方法往往会出现收敛困难、作出不合理的假设以及需要依赖用户的专业网格重划分和插值程序等问题。耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)分析方法结合了拉格朗日网格与欧拉网格的优点,可以有效地解决有关大变形和材料破坏等诸多问题。通过位移控制法和力控制法两种下沉方式,进行桶形基础室内液压下沉模型试验,得出不同强度的黏土中桶形基础下沉阻力和下沉深度的关系及土塞高度。应用CEL有限元法进行模拟,计算结果与试验结果较为符合。采用的CEL有限元模拟方法不仅可对桶形基础自重下沉和液压下沉进行预测,也可为其他海洋基础结构的贯入模拟提供有益参考。

关键词: 岩土工程, 下沉, 耦合欧拉-拉格朗日方法, 桶形基础, 土塞

Abstract: Earth penetration in geotechnical engineering is difficult to model, due to its transient, coupled nature of the impact event. The interaction between the penetrator and the target is inherently coupled due to the vastly different material response. It is a challenging subject to simulate such problems properly. The traditional finite element method presents difficulties in convergence, unreasonable assumptions and professional interpolation routines. Nevertheless, the coupled Eulerian-Lagrangian method which combines the advantages of Lagrangian and Eulerian method can efficiently resolve the issue. Model tests are carried out to study the behavior of suction caisson jack installed in different types of consolidated soils. The penetration effect on the soil inside the caisson, i.e. soil plugs. is also investigated. The coupled Eulerian-Lagranginan (CEL) finite element method is performed to simulate the experiment process; the results are consistent with test data. The numerical simulating methods of penetration in geotechnical engineering discussed in this paper are accessible for those interested researchers.

Key words: geotechnical engineering, penetration, CEL method, suction caisson, soil plug

中图分类号: 

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[1] 何静斌, 冯忠居, 董芸秀, 胡海波, 刘 闯, 郭穗柱, 张聪, 武敏, 王振, . 强震区桩−土−断层耦合作用下桩基动力响应[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2389-2400.
[2] 师旭超, 孙运德. 线性卸荷作用下软土超孔隙水压力 变化规律分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1333-1338.
[3] 田威, 王震, 张丽, 余宸, . 高温作用后3D打印岩体试样力学性能初探[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 961-969.
[4] 蒋炳楠, 马建林, 李孟豪, 褚晶磊. 水中沉井下沉期间刃脚空间受力试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1693-1703.
[5] 蒋炳楠, 马建林, 褚晶磊, 李孟豪, 李军堂, 徐 力, . 水中超深大沉井施工期间侧压力现场监测研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1551-1560.
[6] 赵强, 焦玉勇, 张秀丽, 谢壁婷, 王龙, 黄刚海, . 基于显式时间积分的球颗粒DDA计算方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4515-4522.
[7] 周和祥, 马建林, 张凯, 罗朝洋, 杨柏, . 沉井下沉阻力离心模型试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3969-3976.
[8] 朱小军, 李文帅, 费 康, 孔伟阳, 龚维明, . 砂土中桶形基础静压沉贯过程桶-土受力分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 199-206.
[9] 柳晓科,鹿 群,路士伟,刘春龙,郭少龙,. 低裙式吸力桩真空沉贯及抗拔极限承载力[J]. , 2018, 39(6): 2089-2098.
[10] 范文亮,王余乐,魏奇科,杨朋超,李正良, . 岩土工程可靠度分析的改进四阶矩方法[J]. , 2018, 39(4): 1463-1468.
[11] 王 腾, 薛 浩, 吴 瑞. 黏土中静压管桩土塞机制研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(12): 4335-4341.
[12] 黄明华,赵明华,陈昌富. 锚固长度对锚杆受力影响分析及其临界值计算[J]. , 2018, 39(11): 4033-4041.
[13] 熊自明,卢 浩,王明洋,钱七虎,戎晓力,. 我国大型岩土工程施工安全风险管理研究进展[J]. , 2018, 39(10): 3703-3716.
[14] 祁 越,刘 润,练继建,. 无黏性土中筒型基础负压下沉模型试验[J]. , 2018, 39(1): 139-150.
[15] 李大勇,吴宇旗,张雨坤,高玉峰,. 砂土中桶形基础吸力值的设定范围[J]. , 2017, 38(4): 985-992.
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