Bearing Behavior of Deeply‑embedded Large‑diameter Cylindrical Structure Considering Strain Softening Effect of Soft Clay

Yipeng WU; Qinglai FAN; Zengqian REN; Xiaodi CHEN

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.202001016

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Bearing Behavior of Deeply‑embedded Large‑diameter Cylindrical Structure Considering Strain Softening Effect of Soft Clay

更新时间：2025-09-25

- Bearing Behavior of Deeply‑embedded Large‑diameter Cylindrical Structure Considering Strain Softening Effect of Soft Clay
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 42, Issue 4, Pages: 859-865(2022)
- 作者机构：
  
  1.鲁东大学海洋土木工程技术研究中心,山东烟台 264025
  2.烟台市牟平区住房和城乡建设局,山东烟台 264000
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.202001016
  CLC： TV222.2
- Received：28 January 2020，
  
  Revised：2020-04-07，
  
  Published：28 August 2022
- 稿件说明：
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吴宜鹏,范庆来,任增乾等.考虑软土应变软化效应的深埋式大圆筒承载性状分析[J].防灾减灾工程学报,2022,42(04):859-865.

WU Yipeng,FAN Qinglai,REN Zengqian,et al.Bearing Behavior of Deeply‑embedded Large‑diameter Cylindrical Structure Considering Strain Softening Effect of Soft Clay[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(04):859-865.
吴宜鹏,范庆来,任增乾等.考虑软土应变软化效应的深埋式大圆筒承载性状分析[J].防灾减灾工程学报,2022,42(04):859-865. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.202001016.

WU Yipeng,FAN Qinglai,REN Zengqian,et al.Bearing Behavior of Deeply‑embedded Large‑diameter Cylindrical Structure Considering Strain Softening Effect of Soft Clay[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(04):859-865. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.202001016.

摘要

深埋式大圆筒结构近年来在我国深水软土地区的港口、跨海通道建设中得到了广泛应用，但是软土强度的应变软化效应对于其承载性状的影响没有得到系统的研究。在基于Tresca屈服准则的理想弹塑性模型中引入软土强度随着塑性应变累积的衰减规律，进而对软土中深埋式大圆筒结构的水平承载力特性进行了比较系统的数值分析。计算结果表明，考虑软土应变软化效应时，大圆筒结构的承载力明显降低，而且地基土强度的灵敏度、相对延性以及加固范围对于大圆筒结构承载力影响较大；软土地基加固前后，大圆筒在水平荷载作用下的失稳破坏模式发生改变，从加固前的双面破坏机制演变为加固后的单面破坏机制。

Abstract

In recent years， the deeply-embedded large-diameter cylindrical structure has been widely used in the construction of ports and cross-sea passages in soft soil under deep water in China. However， the effect of strain softening of soft soil on the bearing capacity of the structure has not been studied systematically. By introducing the attenuation law of soft soil strength with the accumulation of plastic strain into the ideal elastic-plastic model based on the Tresca yield criterion， the lateral capacity of the deeply-embedded cylindrical structure in soft soil was analyzed. The results show that the bearing capacity of the large cylinder structure reduces significantly when the strain softening effect of the soft soil is considered， and the sensitivity， relative ductility and reinforcement range of the soft soil have a great influence on the lateral capacity of the structure. The failure mechanisms of the large cylinder under horizontal loading change from a double-sided failure mode before reinforcement to a single-sided failure mode after reinforcement.

关键词

Keywords

references

王元战，王文良 . 大圆筒结构计算及工程应用［M］. 北京：人民交通出版社， 2008 ： 55 - 74 .

Wang Y Z ， Wang W L . Numerical computations and applications of large diameter cylindrical structures ［M］. Beijing ： China Communications Press ， 2008 ： 55 - 74 . （in Chinese）

肖忠，李斌，王元战 . 大圆筒人工岛围堰结构稳定性和筒底地基应力的有限元分析［J］. 港工技术， 2014 ， 51 （ 5 ）： 24 - 28 .

Xiao Z ， Li B ， Wang Y Z . Stability of large cylindrical cofferdam for man-made island and finite element analysis of foundation stress at the bottom of large cylinder ［J］. Port Engineering Technology ， 2014 ， 51 （ 5 ）： 24 - 28 . （in Chinese）

张博杰，王婷婷 . 大圆筒结构整体稳定性和水平变位三维数值模拟［J］. 水运工程， 2019 ， 44 （ 8 ）： 177 - 182 .

Zhang B J ， Wang T T . 3D numerical simulation of the overall stability and horizontal displacement of large cylinder structure ［J］. Port & Waterway Engineering ， 2019 ， 44 （ 8 ）： 177 - 182 . （in Chinese）

范期锦，李乃扬 . 长江口二期工程北导堤局部破坏的原因及对策［J］. 中国港湾建设， 2004 ， 24 （ 2 ）： 1 - 8 .

Fan Q J ， Li N Y . The reasons & countermeasures for north bank’s part failure in the second phase regulation project of Yangtze Estuary ［J］. China Harbour Engineering ， 2004 ， 24 （ 2 ）： 1 - 8 . （in Chinese）

刘海笑，王仲捷，唐云，等 . 随机波作用下沉入式大圆筒结构的动土压力及结构失稳机理探究［J］. 中国港湾建设， 2002 ， 22 （ 6 ）： 21 - 25 .

Liu H X ， Wang Z J ， Tang Y ， et al . Dynamic earth pressures on deeply embedded large cylindrical structure under random waves and mechanism investigation on structural instability ［J］. China Harbour Engineering ， 2002 ， 22 （ 6 ）： 21 - 25 . （in Chinese）

蒋敏敏，蔡正银，肖昭然，等 . 黏土中箱筒型基础防波堤静力失稳破坏模式和承载力研究［J］. 岩土工程学报， 2020 ， 42 （ 4 ）： 642 - 649 .

Jiang M M ， Cai Z Y ， Xiao Z R ， et al . Analyses of bearing capacity for deeply-buried large-diameter cylindrical structure on soft clay considering cyclic-softening effect ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2020 ， 42 （ 4 ）： 642 - 649 . （in Chinese）

范庆来，栾茂田，杨庆，等 . 考虑循环软化效应的软基上深埋大圆筒结构承载力分析［J］. 大连理工大学学报， 2006 ， 46 （ 5 ）： 702 - 706 .

Fan Q L ， Luan M T ， Yang Q ， et al . Analyses of bearing capacity for deeply-buried large-diameter cylindrical structure on soft clay considering cyclic-softening effect ［J］. Journal of Dalian University of Technology ， 2006 ， 46 （ 5 ）： 702 - 706 . （in Chinese）

肖忠，王元战，及春宁，等 . 波浪作用下加固软基上大圆筒结构稳定性分析［J］. 岩土力学， 2010 ， 31 （ 8 ）： 2648 - 2654 .

Xiao Z ， Wang Y Z ， Ji C N ， et al . Stability analysis of large cylindrical structure for strengthening soft foundation under wave load ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2010 ， 31 （ 8 ）： 2648 - 2654 . （in Chinese）

Wang Y Z ， Yan Z ， Wang Y C . Numerical analysis of caisson breakwaters on soft foundations under wave cyclic loading ［J］. China Ocean Engineering ， 2016 ， 30 （ 1 ）： 1 - 18 .

焉振，王元战，肖忠，等 . 循环荷载下软黏土不排水强度弱化分析的动力有限元ABAQUS实现［J］. 岩土力学， 2016 ， 37 （增2 ）： 735 - 744 .

Yan Z ， Wang Y Z ， Xiao Z ， et al . Dynamic finite element analyses for post-cyclic undrained strength degradation of soft clay in ABAQUS under cyclic loading ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2016 ， 37 （ Sup2 ）： 735 - 744 . （in Chinese）

齐剑峰，栾茂田，聂影，等 . 饱和黏土循环剪切强度与变形特性的试验研究［J］. 水利学报， 2008 ， 39 （ 7 ）： 822 - 828 .

Qi J F ， Luan M T ， Nie Y ， et al . Experimental study on cyclic shear strength and deformation behavior of saturated clays ［J］. Hydraulic Engineering ， 2008 ， 39 （ 7 ）： 822 - 828 . （in Chinese）

Einav I ， Randolph M F . Combining upper bound and strain path methods for evaluating penetration resistance ［J］. International Journal for Numerical Methods in Engineering ， 2005 ， 63 （ 14 ）： 1991 - 2016 .

Xiao Z ， Tian Y H ， Gourvenec S . A practical method to evaluate failure envelopes of shallow foundations considering soil strain softening and rate effects ［J］. Applied Ocean Research ， 2016 ， 59 ： 395 - 407 .

Xiao Y ， Stuedlein A W ， Chen Q S ， et al . Stress-strain-strength response and ductility of gravels improved by polyurethane foam adhesive ［J］. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering， ASCE ， 2018 ， 144 （ 2 ）： 211 - 223 .

栾茂田，范庆来，杨庆 . 非均质软土地基上吸力式沉箱抗拔承载力数值分析［J］. 岩土工程学报， 2007 ， 29 （ 7 ）： 1054 - 1059 .

Luan M T ， Fan Q L ， Yang Q . Numerical analysis of ultimate pull-out resistance of suction caisson in inhomogeneous soft foundation ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2007 ， 29 （ 7 ）： 1054 - 1059 . （in Chinese）

范庆来，韩彦青，麻世林，等 . 循环荷载作用下海上风机桶形基础力学响应数值分析［J］. 应用基础与工程科学学报， 2019 ， 27 （ 3 ）： 646 - 657 .

Fan Q L ， Han Y Q ， Ma S L ， et al . Numerical analysis of response of bucket foundations for offshore wind turbines subjected to cyclic loading ［J］. Journal of Basic Science and Engineering ， 2019 ， 27 （ 3 ）： 646 - 657 . （in Chinese）

范庆来，栾茂田，杨庆 . 横观各向同性软基上深埋式大圆筒结构水平承载力分析［J］. 岩石力学与工程学报， 2007 ， 26 （ 1 ）： 94 - 101 .

Fan Q L ， Luan M T ， Yang Q . Numerical analysis of ultimate bearing capacity of large-diameter cylindrical structures deeply embedded in cross-isotropic soft soil against lateral loads ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2007 ， 26 （ 1 ）： 94 - 101 . （in Chinese）

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