工程桩高频液压振动沉桩工艺由于具有沉桩效率高、环保效益好等优势而在岩土工程施工领域得到较广泛的应用。但是,目前国内外关于工程桩高频液压振动沉桩机理及工艺的相关研究尚不完全清晰。因此,本学位论文依托云南省昆明市昆纺原址改造项目钢管桩高频液压振动沉桩工程实例,通过勘察、室内土工试验,基于Midas GTS NX的三维动力有限元数值模拟、DPS数据处理及GTMS灰色关联度分析等途径,开展饱和砂土层中钢管桩高频液压振动沉桩机理研究,旨在深入揭示钢管桩高频液压振动沉桩机理,优化钢管桩高频液压振动沉桩工艺。论文主要研究内容为:(1)调研了高频液压振动沉桩机理及工艺,了解高频液压振动锤沉桩的沉桩试验、理论及数值模拟;(2)分析研究了钢管桩高频液压振动锤的振动沉桩机理;(3)针对昆纺原址改造项目,开展了相应勘察及室内土工试验;(4)基于大型三维有限元分析软件Midas GTS NX建立了钢管桩高频液压振动沉桩过程的三维动力有限元模型,采用动力时程分析法,研究了不同工况时高频液压振动作用下钢管桩的位移场、速度场和加速度场的分布情况;(5)基于三维动力有限元数值模拟,采用正交分析及灰色关联度理论,对影响钢管桩高频振动沉桩位移量的激振力、振动频率、土体参数和钢管桩桩径等参数进行了敏感性分析,并对钢管桩高频振动沉桩的工艺参数进行了优化。论文研究结果表明:(1)在钢管桩高频振动沉桩过程中,随着桩贯入(振动沉入)土层深度的增加,桩土之间侧摩阻力值随之增加,导致钢管桩沉桩位移逐渐减少;(2)钢管桩高频液压振动贯入土体过程中会引起桩周地表土体轻微振动。随着桩入土深度的增加,桩周地表土层竖向扰动范围逐渐增大,但地表土体扰动作用随着距钢管桩的距离增大而降低;(3)在钢管桩刚开始贯入土体时,桩贯入端的运动速度相对较大,但之后的贯入速度不断衰减;在钢管桩高频液压振动沉桩过程中,钢管桩贯入端的加速度随着桩贯入土体深度的增加而减少;(4)钢管桩高频液压振动沉桩过程中,桩贯入土体的位移随激振力的增加而增加,随振动频率的增加而降低,随钢管桩桩径的增加而降低,随土层动弹性模量的增加而降低;(5)在钢管桩高频液压振动沉桩过程中,与钢管桩贯入土体位移值关联性最好的是高频振动锤所施加的激振力,其次是液压振动锤的振动频率,第三为钢管桩的桩径,最后为桩所贯入土体的动弹性模量。论文主要创新工作为:(1)基于D-P准则(Drucker-Prager准则),设置桩-土库伦摩擦接触界面,采用三维有限元软件Midas GTS NX,开展了钢管桩高频液压振动沉桩过程的三维动力有限元数值模拟;(2)基于三维动力有限元数值模拟,采用正交分析及灰色关联度理论,对影响钢管桩高频振动沉桩位移量的激振力、振动频率、土体参数和钢管桩桩径等参数进行了敏感性分析,并对钢管桩高频振动沉桩的工艺参数进行了优化。