鉴于沉管灌注桩对沉桩挤土效应的改善,现今已广泛应用于众多工程,之后发展的全套管灌注桩改善其施工工艺,使用更安全和方便。而高频振动桩锤的施工灵活方便、低振动、低噪音和高效率进一步改善了此工艺,逐渐得到关注。但套管在侵入过程中,由于管土表面的摩擦,管内会形成土塞,增大贯入阻力,影响打桩结果。为了研究高频振动贯入过程中套管内土塞特性及对周围土体的影响,进行了以下几方面的工作,并取得相应的成果。1、结合任意拉格朗日-欧拉法(ALE)和Henke&Grabe提出的大变形数值模拟方法,使用ABAQUS有限元软件建立轴对称模型,分析套管高频振动贯入过程,研究不排水贯入对周围土体的影响和管中土塞特性,主要研究对象是粘土,采用莫尔库伦模型进行模拟,土体参数选用不排水指标,通过有限元与无限元耦合模型消除振动波在边界反射的影响。2、建立不同贯入方法的数值模型,对比分析套管贯入过程中管内土塞特性,不同贯入方法包括静压法、锤击法和高频振动法。并进行了高频振动参数影响分析,研究不同贯入频率、不同静载力(高频振动打桩机配重)和不同激振力下,高频振动贯入过程中套管内土柱的应力状态,进而分析套管内土塞特性。3、进一步对比不同土体参数下,高频振动贯入过程中套管内土拱效应,研究参数包括土体变形模量、管土摩擦系数和土体粘聚力。4、通过解析解法计算套管贯入过剧程中形成的超孔隙水压力值,并借助三维绘图软件Surfer11绘制分析域内超孔隙水压力等值线图。选用ABAQUS/Standard建立瞬态分析研究套管贯入结束时,土体中超孔隙水压力消散特性。5、为验证数值模拟方法的可靠性,模拟了一钢管桩贯入过程,并将数值分析结果分别与实测结果、应变路径理论计算值和圆孔扩张理论计算进行对比。通过以上分析可知高频振动能更好的削弱套管与土体的摩阻力,从而降低土拱效应的影响,则不易形成土塞闭塞,使得套管能更有效的贯入更深的土层,且此时套管内土柱处于部分土塞模式。高频振动贯入过程中,超孔隙水压力以气泡状的形式集中分布在管端附近。粘土在高振捣密实度下,当谐波贯入力处于较小值处时,相当于超固结土,发生剪胀趋势,孔隙变大,经过内部应力调整后,有效应力增加,孔隙水压力下降(甚至出现负值)。