第6期
2015年12月
水利水运工程学报 HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING
No.6 Deec.2015
D01;10.16198/j.cnki.1009640x.2015.06.003
李琳，程青雷，丁克胜，等.被动桩侧向土压力的三维数值模拟[J].水利水运工程学报，2015（6）：17-24.（LILin，CHENG Qing-lei, DING Ke-sheng, et al, Three-dimensional numerical analyses of lateral soil pressure on passive pile[ J]. Hydro-Science and Engineering, 2015(6): 1724.)
被动桩侧向土压力的三维数值模拟李琳"2，程青雷1,2，丁克胜1，2，鹿群1，2
（1.天津城建大学土木工程学院，天津300384；2.天津市软土特性与工程环境重点实验室，天津300384）摘要：运用岩土数值计算程序FLAC"对土体沿深度发生均匀侧移、桩基两端可简化为较接情况下的被动单柱的侧向土压力进行了研究，其中土体采用摩尔-库伦本构关系，桩基采用线弹性本构关系，桩土之间建立接触面。研究表明：桩侧土压力随着土体侧向位移增大面增大，当达到极限状态时在浅层土体内桩侧极限土压力随深度增加而增大，达到一定深度后，桩侧极限土压力随深度增加基本保持不变；桩周粗糙度是影响桩侧极限土压力大小的重要因索；桩土相对刚度对桩基位移、剪力、弯矩和桩侧极限土压力分布有较大影响。另外，分析了桩侧土压力-桩土相对位移关系曲线（p-8曲线）的形状以及达到极限土压力所需的桩土相对位移，并将计算结果与前人研究结果比较，得出两者具有较好的一致性且本文结果有所改进。
关键词：被动桩；侧向土压力；桩周粗糙度；桩土相对刚度；桩士相对位移
中图分类号：TU473.1
文献标志码：A
文章编号：1009-640X（2015)06-0017-08
被动桩桩侧极限土压力的确定对于解决被动桩与周围土体之间的相互作用，具有重要的理论及实际意义，被动桩侧问极限土压力目前通常采用和主动水平受荷桩相近的极限土压力值，即（9~12)c.（c.为土的不排水剪切强度，以下同），国内外很多学者进行了这方面的研究。沈珠江采用极限平衡分析方法，假设桩表面绝对粗糙，且桩的间距较大，忽略其相互作用，推得土体绕过矩形桩和圆形桩滑动时单位桩长上的绕流土压力公式"。在二维平面应变有限元分析方面，M.F.Bransby(2-3/进行了二维数值模拟，对比研究了被动桩的p-曲线与水平受荷桩P-y曲线的区别，通过被动桩二维平面应变有限元分析（不排水条件），得出被动桩极限土压力为11.75c。。被动实际是三维问题，近年来多采用三维有限元进行该间题研究，刘敦平等(4运用有限元程序ANSYS对堆载软土运动作用下的桩-土相互作用进行了三维有限元分析，在桩土之间设置接触单元，研究了黏聚力、摩擦角和摩擦因数对桩侧土压力的影响。J.L.Pan等(3"运用ABAQUS有限元程序进行了被动单桩（正方形截面桩，边长为1m）的三维数值研究，提出刚性桩的最大极限土压力（最大极限土压力是指极限土压力沿桩长分布中的最大值，下同）为10c.，柔性桩最大极限土压力为10.8c.。L.F.Miao 等！采用ABAQUS有限元程序进行了被动桩单桩三维数值研究（圆形截面桩），桩土之间设置零拉应力接触面（当发生拉应力时，接触面产生分离），接触面符合库伦定律，摩擦系数为tan22.6°，得到刚性桩桩侧极限土压力为10.5cu。G.R.Martin等采用FLAC"分析了液化土体侧向移动下桩基的反应，认为桩基与土体之间的相对刚度是决定桩基破坏模式与桩侧土压力的一个重要参数；D.Pan等!*发现浅层不受约束的砂土层对桩侧压力的影响范围为5倍桩径，超过这一深度之后，桩侧极限土压力随深度线性增长。M.R.
收稿日期：2015~04-02
基金项目：国家自然科学基金资助项目（4117233)；天津市软土特性与工程环境重点实验室开放基金资助项目
(2011SCEEKL005)
作者简介：李琳（1971一），男，山东即墨人，副教授，博士，主要从事基础工程和岩土数值模拟方面的教学和研究工
作。E-mail：lilintjuci@126.com