螺旋樁(Helical Pile)的安裝過程

一、工程背景：

螺旋樁具有便于安裝和抗拉拔能力極強(qiáng)的特點(diǎn)，在陸地上廣泛使用，在海洋巖土工程中也具有極大的應(yīng)用潛力，例如作為螺旋錨(Helical anchor)來錨固浮式風(fēng)機(jī)(Offshore floating wind turbine)。

二、模型建立：

采用耦合歐拉拉格朗日法(CEL)來模擬螺旋樁貫入過程中遇到的網(wǎng)格畸變問題, 為土體大變形的模擬。螺旋樁處理成離散剛體，土體本構(gòu)采用摩爾庫倫本構(gòu)模型。該模型可用于模擬砂土或均質(zhì)粘土（均質(zhì)粘土簡化為Tresca本構(gòu)模型）

三、最終貫入動(dòng)態(tài)效果圖：

圖1：貫入的動(dòng)態(tài)效果

圖2：貫入過程中等效塑性應(yīng)變的變化

圖3：貫入過程中應(yīng)力的變化

四、建模細(xì)節(jié)：

螺旋樁(處理成拉格朗日體)網(wǎng)格的劃分：

圖4：螺旋樁網(wǎng)格的劃分

圖5：螺旋樁螺片網(wǎng)格的劃分細(xì)節(jié)

土體處理成歐拉體，且預(yù)留出空氣層以容納螺旋樁貫入時(shí)表面土體的隆起效應(yīng)：

圖6：土體為歐拉體，藍(lán)色部分為土顆粒，紅色部分為空氣層

圖7：半模型展示

五、靜態(tài)結(jié)果展示

圖8：安裝過程中土體的流動(dòng)(藍(lán)色部分)

圖9：安裝過程中土體的等效塑性應(yīng)變分布

圖10：安裝過程中土體的應(yīng)力分布