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开口管桩由于其承载力高、质量可靠、施工方便等优点得到越来越广泛的应用。土塞的生成使得开口管桩沉桩阻力不同于闭口管桩,不仅包括桩外侧摩阻力、桩端阻力,桩内侧摩阻力亦是其重要组成部分。本文通过大型室内模型试验研究双壁开口管桩沉桩过程中沉桩性状,分析开、闭口及不同桩靴对管桩沉桩性状的影响,并通过PFC数值模拟研究不同桩径对开口管桩沉桩性状的影响。本文主要研究结论如下:(1)室内大尺度贯入试验研究表明,开口管桩沉桩过程中,桩内侧摩阻力、桩外侧摩阻力沿深度不均匀分布,深度越大桩内、外侧单位摩阻力越大;随着沉桩深度的增加,桩内、外侧单位摩阻力逐渐发挥作用;沉桩深度较大时,随着沉桩深度的增加,相同土层单位摩阻力出现“侧阻退化效应”。(2)室内大尺度贯入试验研究表明,不同桩靴对管桩沉桩阻力各部分组成具有重要影响。开口内30度桩靴与其他开口桩靴相比,桩内侧单位摩阻力占总沉桩阻力的比例最大;开口外30度桩靴桩内侧单位摩阻力占总沉桩阻力的比例最小,桩外侧摩阻力具有相反的规律。(3)室内大尺度贯入试验研究表明,沉桩过程中,内30度开口管桩土塞生成高度最大,外30度桩靴开口管桩土塞生成高度最小,这与对桩周土产生的影响相互对应。桩体沉桩过程中桩周土地表位移随着沉桩深度的增加快速衰减,管桩对桩周土的影响范围大约为5~7倍桩径。(4)颗粒流数值模拟研究表明,沉桩深度越大,桩周土体水平向、竖向位移不断增加。沉桩结束后,紧邻桩体形成一个薄层剪切带,剪切带土样发生较大应变和向下位移。管桩对桩周土的影响范围大约为5~9倍桩径,此与室内模型试验结果较为相似。桩体直径越小土塞的闭塞效应越显著,形成的土塞高度越小。为更好研究土塞的闭塞效应,拟合了IFR与PLR线性方程。(5)颗粒流数值模拟研究表明,桩体总的贯入阻力与桩径成正比,桩径越大桩体贯入总阻力越大,沉桩过程中桩外侧摩阻力随着沉桩深度的增加出现“侧阻退化效应”,并计算出桩外侧摩阻力与沉桩深度和桩径比值的幂函数方程。(6)颗粒流数值模拟研究表明,桩体贯入过程中,桩端贯入到某一土层时土体径向应力达到峰值点,并随桩体的继续贯入而显著下降。