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大型沉井下沉会引起土体应力状态改变,进而导致土体工程性质变化,如何评价沉井下沉对土体的作用及其影响,对保证沉井施工完全和环境影响控制具有重要理论价值和工程指导意义。本文依托镇江大港水厂一期取水工程的沉井工程,采用室内试验、现场监测、数值模拟相结合的方法,对沉井下沉过程中周边土体的应力路径、小应变特性、土体变形规律等问题开展了研究。论文主要研究内容与成果如下:（1）对镇江大港水厂一期取水工程的沉井施工对周边土体的影响进行了现场监测。结果表明:尽管本工程沉井施工工期跨度较长,但沉井每次下沉时间较短,可以看做不排水过程;沉井的下沉是不断纠偏的过程,最大倾斜角为1.1°;沉井周边土体在沉井下沉过程中向井内方向移动,5m以上深度土体水平位移受施工扰动较大,最大位移约为150mm,与下沉深度比值为0.39%,处于小应变范围内。（2）针对开挖和贯入难以同时实现的问题,提出了一种可用于耦合欧拉-拉格朗日（CEL）方法的岩土开挖数值模拟方法,并验证了该方法的合理性,实现了沉井下沉的数值模拟。进一步分析了大型沉井施工过程中土体应力路径及位移变化规律。结果表明:沉井下沉过程中,井壁外侧土体的应力路径模式为“卸荷-加荷-再卸荷”,而井壁内侧土体的应力路径模式为单一的“卸荷”;井内土体开挖时,周边土体表现为竖向隆起,刃脚以上的井壁外侧土体往远离沉井方向移动,刃脚以下的井壁外侧土体往井内方向移动;井体下沉时,井外土体的位移趋势与井内开挖效应相反。（3）使用带霍尔效应传感器和弯曲元的GDS应力路径三轴仪,研究了沉井下沉应力路径对土体小应变特性的影响。通过试验数据拟合建立了土体最大剪切模量Gmax与平均有效主应力p?和孔隙比e关系的经验公式;并揭示了不同应力路径下剪切模量衰减规律。结果表明:在小应变范围内土体剪切模量衰减极快,应力路径偏转角对初始剪切模量有较大的影响;弯曲元在K0固结完成时的测试值与剪切过程中的初始值有一定的差别。（4）利用ABAQUS材料子程序VUMAT进行二次开发,改进了能够考虑土体小应变特性的沉井下沉数值模拟方法;有限元计算结果表明,应力振荡现象明显减弱,土体沉降曲线更为合理,水平位移与监测结果更为接近;对土体沉降曲线进行拟合,得到了适用于镇江地区典型地质条件下沉井下沉地表沉降曲线预测公式。