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沉井以其优越的承载性能已经被广泛应用于越江跨海大桥工程中,但目前为止,深大沉井下沉阻力分布规律以及下沉设计计算理论还不完善,因此有必要对沉井下沉阻力及其分布特性进行深入、系统的研究。本文以中国铁路总公司科技研究开发计划课题“超千米跨度公铁两用斜拉桥新结构及施工关键技术研究——深水大截面沉井与基底土层相互作用性能研究”（2013G001-A-2）为依托,以新建沪通长江大桥主墩沉井基础为工程背景和研究对象,通过现场监测、离心模型试验、理论分析以及数值模拟,系统地开展了深大沉井下沉阻力及其分布特性的研究,揭示了沉井下沉阻力分布规律,并提出了沉井下沉阻力的计算方法和理论。主要内容和结论如下:1.采用分段函数对直壁式、阶梯式井壁的侧壁摩阻力的分布形式进行描述,提出了沉井侧壁摩阻力的实用计算模型,并通过离心模型试验结果验证了计算模型的合理性。该实用计算模型可用于饱和砂土环境中沉井下沉计算。2.基于考虑剪胀效应的柱形孔扩张理论,利用刃脚底部土体单侧破坏的特点,推导出刃脚土阻力的解答,并利用现场监测结果以及离心模型试验结果对理论计算结果进行了对比验证,证明了理论计算方法的合理性和有效性。3.基于土拱效应原理,采用非极限状态土压力理论与水平微分单元法对沉井侧壁土压力大小及分布规律进行了分析,推导得到了沉井侧壁土压力的理论公式,并利用现场监测结果以及离心模型试验结果对理论计算结果进行了对比验证,证明了理论计算方法的合理性和有效性。该公式适用于沉井埋深较大、沉井处于相对缓慢的下沉状态的工况。4.沉井刃脚土阻力分布规律研究（1）沉井刃脚土压力与刃脚所处土层性质、刃脚入土深度以及沉井埋深等因素有关,且在沉井下沉时刃脚土压力波动较大,而在沉井接高时刃脚土压力较为稳定;（2）沉井刃脚踏面土阻力与刃脚入土深度、沉井埋深均呈正相关关系;（3）刃脚斜面土压力随着刃脚入土深度的增加而增大,刃脚斜面越靠下位置土压力增大幅度越大,且随着沉井埋深的增加而增大,刃脚斜面越靠下位置土压力增大幅度越大。刃脚斜面土压力沿刃脚斜面近似呈三次多项式分布形式;（4）当刃脚形状不变时,刃脚斜面踏面单位投影面积土阻力比为某一定值,在离心模型试验中取值为0.8。5.沉井侧壁摩阻力分布规律研究（1）沉井侧壁土压力与沉井埋深、沉井姿态以及应力松弛效应有关,且在沉井下沉时侧壁土压力波动较大,而在沉井接高时侧壁土压力较为稳定;（2）直壁式井壁侧壁土压力在应力松弛效应的作用下表现为显著的非线性,并存在一个极大值,极大值出现位置约为2/3倍沉井埋深处。在极大值以上,沉井侧壁土压力随着入土深度的增加而增加,在极大值以下,随着入土深度的增加而减小,最终减至约为极大值的2/3,总体呈上下小中间大的近似抛物线分布模式,应力松弛区在刃脚以上的影响高度≥5m。距刃脚越近,受应力松弛效应的作用越明显;（3）井壁外侧设置阶梯会导致阶梯以上及阶梯以下靠近阶梯位置处的侧壁摩阻力减小约50%,且侧壁摩阻力最大值出现位置下移。随着时间的增加,除阶梯以上靠近阶梯处侧壁摩阻力基本保持不变外,其余区域的侧壁摩阻力逐渐恢复,在阶梯以下靠近阶梯位置处的侧壁摩阻力甚至大于直壁式井壁的侧壁摩阻力。阶梯式沉井下沉计算时,应根据下沉时间选取不同的侧壁摩阻力折减系数,侧壁摩阻力折减系数l与沉井下沉时间tz之间的关系式为l=2.85×10-4tz+0.5,tz为与沉井下沉天数数值相同的无量纲量。下沉初期侧壁摩阻力折减系数较小,可取值为0.5,若沉井下沉总耗时较长,则下沉后期侧壁摩阻力折减系数取值相应增大;（4）沉井下沉至不同埋深工况下,随着沉井主动平动位移的增大,土压力逐渐减小,且在开始阶段减小速度较快,在位移大于0.8Sc后,土压力变化趋于平稳,主动土压力接近极限状态,随着沉井平动位移的增大,土压力不再发生明显变化。随着沉井被动平动位移的增大,土压力逐渐增大,且在开始阶段增大速度较快,在位移大于0.8Sc后,土压力变化趋于平稳,被动土压力接近极限状态,随着沉井平动位移的增大,土压力不再发生明显变化。