1　引言

沉入式筒式基础作为轻型薄壁结构基础，是由无底大直径钢筋混凝土或钢圆筒结构连续沉入地基土体中形成的基础，在港口、码头、防波堤中有着广泛应用[1]，其特点是施工方便、造价较低，能够适应深水大浪等恶劣环境，作为沉入式结构，无需抛石基床，在软土地基上有着显著应用价值。

目前，许多学者从现场监测、室内模型试验、理论分析及数值模拟等方面对这种结构做了系列研究，如大圆筒结构与土体相互作用机理[1-4]，筒体内力与变形计算方法[5-7]、筒壁土压力[8，9]、筒体稳定性[10，11]等，并取得了大量研究成果，也为沉入式筒式基础的具体应用提供理论与技术指导。

虽然是薄壁结构，混凝土结构圆筒基础壁厚一般有30～40cm（本文所研究的对象为混凝土筒体结构，不考虑钢筒结构，钢筒结构壁厚一般在5cm以内，挤土效应可以忽略），但在筒体下沉过程中，一边刺入土体，一边挤压土体，产生显著的挤土效应，其挤土机理也与静压桩较为类似。不同的是，筒式基础是通过筒壁挤土，筒体外侧向外挤土，筒体内侧向内挤土。

目前，在类似结构的研究中，很少考虑下沉挤土效应对筒体结构稳定性的影响。曹永勇[12]进行的新型桶式基础防波堤在负压下沉中的稳定性试验分析中，下沉过程中桶壁土压力、桶壁土体孔压有较大变化，下沉过程中发生了明显的挤土效应。下沉完稳定后，孔压消散，有效应力逐渐增加，土体再固结后桶体的稳定性将与不考虑下沉挤土效应影响的桶体稳定性有所不同。杨立功[13]对新型桶式基础防波堤结构下沉及下沉挤土效应对桶体稳定性影响进行了数值模拟分析，分析结果显示，考虑桶体下沉挤土效应，桶体稳定性将显著提升。

对于挤土效应的研究，较多的是在静压桩、打入桩领域。彭劼等[14]进行了考虑挤土效应的桩基承载力分析，分析表明，随着沉桩后间歇时间的增加，桩基承载力会有一定提高。樊向阳[15]在静压桩施工沉桩阻力及沉桩挤土效应研究中，通过对不同条件下静压桩的分析，挤土效应对桩基承载力有较大影响，承载力最大增长达250%。刘俊伟等[16]进行了静压桩的时效性分析，研究了随时间增长，由于挤土效应影响的桩基承载力增长规律。现行的研究表明，挤土效应对桩基承载力有较大影响，因此，在沉入式筒式基础的稳定性分析中，同样需要考虑筒体下沉挤土效应对筒体稳定性的影响。

沉入式筒式基础下沉挤土效应研究中，杨旭等[17]进行了考虑挤土效应的筒型基础沉放阻力的数值分析及试验验证，文中通过模型试验及数值模拟的方法获得筒体下沉的筒壁、筒底阻力，为筒体下沉施工提供指导。

目前筒式基础的研究中，均未考虑筒体下沉挤土效应对筒体稳定性的影响。从上述分析中可以看出，不论是静压桩还是桶式基础，下沉挤土效应对基础结构承载力或稳定性均有较大提升。因此，挤土效应是筒式基础稳定性的一个有利因素，在筒式基础结构设计或施工过程中，考虑这一因素的影响，将节省工程成本。

筒体下沉之后，筒体附近土体孔隙水压力上升，土体有效应力降低，随时间增长，类似桩基附近土体固结，筒壁附近土体也会发生再固结，超静孔隙水压力降低，直至为零，土体有效应力增加并超过天然地基中相应有效应力，此时土体强度增加，黏聚力、内摩擦角都会发生变化。因此，本文借鉴静压桩挤土效应的理论成果，并结合沉入式筒式基础稳定性计算方法，在此基础上进行了考虑下沉挤土效应的沉入式筒式基础稳定性计算方法。