相对于传统预制管桩而言,楔形桩拥有充分发挥侧摩阻力、沉降量小、经济效益高等优点,被越来越多的学者所关注和研究。但是针对楔形桩的研究均集中于单桩竖向极限承载力这一方面。对于开口楔形桩在沉桩时挤土效应方面的研究和理论支撑较少。且很多学者未考虑开口桩的土塞效应导致的桩周土体体积变化这一条件。本文基于圆孔扩张理论,在考虑土塞效应造成的土体体积变化这一条件,建立等壁厚不等楔角的楔形桩沉桩过程中的力学平衡方程。推导出楔形桩沉桩过程中桩周土各项数据的理论计算解析式并建立理论模型。然后采用室内模型实验-离散元数值模拟相结合的方式,将理论模型曲线、室内模型实验和数值模拟三种研究方法进行对比并加以分析,验证圆孔扩张理论预测沉桩的可行性。本文的主要结论有:1.采用圆孔扩张理论可以较为合理的预测楔形桩在静压沉桩过程中挤土所产生的端阻力、摩阻力及径向位移等数据。但是理论值稍大于实测值与模拟值。桩周土在桩体打入过程中发生了卸载降低了桩身法向应力,且人工夯实砂土难以密实、挤密效果较差而导致理论值与实测值和模拟值仍有差距。2.本文在考虑了土塞效应造成的桩周土体积变化后,若干砂土体的屈服准则采用Tresca屈服准则,则理论推导中可以解出仅与桩体和土体工程参数(如内外直径,桩长等)有关的桩周土应力、位移量的精确解。若干砂土体屈服准则采用Mohr-coulomb屈服准则,解得的桩周土颗粒径向位移解up中含有高阶量,本文仅能给出up的近似解。3.静压沉桩过程中,不同楔角楔形桩的桩侧土压力在桩体到达测点前均不断提高,到达测点后保持不变或稍有下降。桩侧土孔隙率在桩体到达测点前持续降低,桩体穿过测点后孔隙率保持稳定或稍有下降。端阻力与侧摩阻力在桩体下沉过程中不断增长,侧摩阻力占总沉贯阻力的占比不断升高,沉贯完成后超过百分之九十,表明楔形桩拥有发挥侧摩阻力的优势。4.楔形桩的楔角的大小和土塞高度没有明显的正相关关系,楔角越大,贯入桩体内部的土颗粒越多,土塞高度却不一定越高。但是楔角的增大会较为明显的提高桩周颗粒的位移量及侧摩阻力的大小。对于端阻力却基本上没有影响。但是总体上来看,楔角越大,侧摩阻力占总摩阻力的占比会提高。