随着全套管振动取土灌注桩施工工艺的发展,大直径灌注桩在工程中的应用越来越广泛,但关于灌注桩钢套管高频振动贯入机理,特别是套管高频振动贯入引起的施工效应研究还不全面。鉴于此,本文对大直径灌注桩钢套管高频振动贯入机理及施工效应开展了模型试验、数值计算和理论研究,主要工作和创新成果如下:1.通过模型试验,研究了灌注桩钢套管高频振动贯入过程中超孔隙水压力、挤土应力、土塞效应和沉管速率的变化规律。2.采用有限元-无限元耦合分析技术,并结合任意拉格朗日-欧拉方法,建立灌注桩钢套管高频振动贯入全过程的三维数值分析模型,与模型试验数据对比验证了其合理性。3.研究灌注桩钢套管高频振动贯入粘性土地基过程中环境效应。考察了振动频率、动力荷载幅值、接触面摩擦系数和土体模量对施工安全距离的影响,并对隔振沟的填充材料、深度、宽度、形状和位置对隔振效果的影响进行了深入分析。4.研究灌注桩钢套管高频振动贯入粘性土地基过程中土塞效应。揭示了套管振动贯入粘性土地基过程中土塞孔隙比变化规律、套管内外侧摩阻力分布、土塞闭塞程度及土拱效应。考察了振动频率、套管直径、土层性质对土塞效应的影响,并对套管振动贯入过程中土塞阻力进行了解析推导,得到相应的简化计算式,为工程初步设计确定土塞阻力提供参考依据。5.研究灌注桩钢套管高频振动贯入粘性土地基过程中挤土效应。揭示了套管振动贯入粘性土地基过程中挤土位移和超孔隙水压力的变化规律,并分析了土体模量、泊松比、摩擦系数、振动频率和套管直径对挤土位移的影响。6.针对灌注桩钢套管振动贯入砂土地基引起的孔压问题,通过模型假定,建立砂土地基孔压数值分析模型,对套管振动贯入砂土地基的孔压性状有了定性的认识。7.通过力学平衡推导了基于Gudehus-Bauer亚塑性本构关系的套管外摩阻力和端阻力,并考虑套管贯入过程中土塞效应,提出了灌注桩钢套管高频振动贯入砂土中贯入速度的计算模型,经现场实测数据、有限元模拟合理性验证后进行了参数分析。此为实际工程中快速、准确地预测套管振动贯入速度提供了可靠方法。