随着我国水电事业的发展,现在国内主要的水电站建设开始向中西部地区发展,尤其是水力资源丰富的西南地区。这些地区地质条件复杂,多为以粗颗粒土为主的深厚覆盖层基础,因此如何模拟粗粒土基础与桩的相互作用,已经成为一项重要的研究课题。利用ANSYS对粗粒土基础进行模拟计算简单易行,在桩土相互作用的研究计算中被广泛应用,其中,Drucker-Prager模型(简称D-P模型)和邓肯-张模型应用较多,但是,D-P模型与邓肯-张模型又有一定的局限性,不能较精确的模拟粗粒土的体变特性与泊松比参数。因此,本文针对粗颗粒土的力学特性,采用了一个改进过的邓肯-张本构模型,通过与D-P模型以及邓肯-张模型分别进行了三轴模拟计算以及桩土模拟计算的对比分析,对深厚覆盖层中桩土相互作用主要做了以下几点研究。首先,根据国内外的研究成果,选取了一种适用于粗粒土的改进的DuncanChang本构模型,与D-P模型,Duncan-Chang本构模型一起,作为本文研究深厚覆盖层中桩土相互作用所采用的本构模型。其次,充分利用ANSYS有限元软件的用户可编程特性,对Duncan-Chang与改进的Duncan-Chang本构模型进行二次开发,在此基础上模拟土体的三轴压缩试验,分别得到三种不同的三轴试验模拟结果,并与三轴压缩试验的结果进行了对比研究,分析结果表明改进过的邓肯-张模型在模拟粗粒土的三轴试验时有更合理的计算结果,说明改进的Duncan-Chang本构关系可以更合理地描述粗粒土的力学特性。最后,采用三种不同本构模型对粗粒土基础中的桩土相互作用进行了模拟计算,分析结果表明改进的邓肯-张模型对粗粒土与单桩的相互作用模拟更加合理,这一结果进一步验证了改进的邓肯-张模型对粗粒土的适用性。此外,本文还基于改进的邓肯-张模型进行了粗粒土的桩土相互作用研究,得到了深厚覆盖层中粗粒土基础的桩土相互作用的p-y曲线方程,这一分析方法可为与粗粒土基础相关的桩土相互作用分析研究提供一定的借鉴意义。这一部分也是本文的重点与难点。本文在进行桩土分析时,着重考虑了土体本构关系对粗粒土力学特性的适用性,得出的研究成果对深厚覆盖层基础中的桩土问题的合理研究具有重要意义。