【摘要】：忽略竖向变形，沉管过程可以用圆柱孔扩张理论近似描述，该理论基本假定：①沉桩过程是一个侧向挤土过程；②土体为各向同性、均匀理想弹塑性材料；③沉桩瞬间桩周土不可压缩；④土体符合莫尔－库仑强度准则；⑤柱孔扩张前土体各向有效应力均等。假设有一个初始半径为Ri的圆柱形小孔，孔内压力P均匀分布，如内压力不断增加，则该圆柱形小孔扩张，小孔周围的圆柱形区域将进入塑性平衡状态。
1 圆柱扩张理论
振动沉管在克服沉桩土阻（包括端部阻力和桩侧摩擦力）过程中将产生很高的附加应力，这会对桩周土产生扰动、挤密、振密作用并使桩周一定范围内的土体结构发生改变。
忽略竖向变形（包括隆起和振陷），沉管过程可以用圆柱孔扩张理论近似描述，该理论基本假定：①沉桩过程是一个侧向挤土过程；②土体为各向同性、均匀理想弹塑性材料；③沉桩瞬间桩周土不可压缩；④土体符合莫尔－库仑强度准则；⑤柱孔扩张前土体各向有效应力均等。
假设有一个初始半径为Ri的圆柱形小孔，孔内压力P均匀分布，如内压力不断增加，则该圆柱形小孔扩张，小孔周围的圆柱形区域将进入塑性平衡状态。
塑性区不断扩大，当小孔半径达Ru时（桩的半径），小孔内的压力也达到极限值Pu，此时塑性区半径达Rp，在r＞Rp的圆柱形区域，土体处于弹性平衡状态。
图1 沉桩桩周应力、应变状态
对半无限体按平面对称问题考虑，如某一土体单元，在径向应力，环向应力作用下，处于平衡状态：若①塑性区内土体可压缩，且已知强度参数c、φ和平均体应变Δ；②在塑性区外土体是线弹性、各向同性物质，材料参数包括弹性模量E、泊松比υ等；③土体初始应力为各向同性有效应力q，弹、塑性区体积力不计。
对圆柱形轴对称问题有平衡方程：
根据Mohr准则：
（σr－σθ）＝（σr＋σθ）sinφ＋2c·cosφ （2）
在极限状态下：
根据孔的体积变化等于弹性区的体积变化加上塑性区体积变化，则有
式中，Δ为塑性区平均体积应变。
在r＝Rp处的径向位移Up与正应力σp分别为
式中，q为初始应力。
在圆柱孔理论给定题设条件下可知，桩周土的挤密效果与土的强度、变形性质以及初始应力条件等诸因素有关。
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