随着“海洋强国”战略部署的提出,南海的战略地位也随之提高,我国将在南海部署一系列重要的基础设施建设。在工程实施和运行过程中,地基土的性质对于建筑物的质量及稳定性有很大的影响,珊瑚砂作为其中的一个代表,具有孔隙大、压缩性大、颗粒易破碎的性质。在岩土工程领域,至今还未能有一个本构可以较好的模拟其物理力学性质;而且,珊瑚砂地基由于地处南海,土体孔隙内含水量较高,地震作用十分频繁,所以在数值模拟层面,开发一个可以描述珊瑚砂地基静动力反应的水土耦合单元程序具有重要的现实意义。为此,本文工作将从以下几方面展开:1.根据U-W理论公式,基于有限元软件ABAQUS中单元的二次开发,开发了三维水土耦合单元程序。该程序可以克服软件不能同时处理动力和饱和问题的缺陷,对饱和模型施加阶跃荷载,验证了所开发程序的正确性,指出固体和流体间存在耦合的作用;考虑到单元在施加排水边界时,与U-p格式的单元有所不同,故将边界处一个单元的渗透系数设置为极小值,来模拟不排水边界,成功对阶跃位移作用下的饱和土体进行模拟,预测了压缩波的到达时间,同时,研究了渗透系数对固液之间耦合作用的影响;在施加冲击荷载的过程中,能得到土体内部的应力和位移是以波的形式进行传递的。由此,说明本文所开发的U-W水土耦合单元程序具有模拟饱和土体动力渗流耦合分析的能力。2.基于广义塑性模型对堆石料三轴固结不排水试验的模拟表明,结果与试验结果较为一致,循环加载试验的模拟结果符合一般规律。对珊瑚砂地基承载力的模拟分析表明,考虑破碎的珊瑚砂地基承载力较低,在相同大小荷载作用下会产生较大的沉降;在加载过程中,承载力曲线出现波动增长,局部出现小的平台和缓慢增长,这与颗粒破碎现象有关。珊瑚砂地基在加载过程中是一个逐渐压缩、破碎、密实和压密的过程,这导致了珊瑚砂的沉降量大于普通砂,而承载力低于普通砂。同时,在考虑颗粒破碎时,土体破坏的范围有所增加,这是由于在基础逐渐下沉的过程中,颗粒破碎影响到了更大范围的土体。