开口管桩由于其突出的经济性能在桩基础工程中得到了广泛应用，但在沉桩过程中，桩端土一部分进入管桩内形成“土塞”，土塞的发展直接影响到桩端阻力的发挥、管桩的承载力以及破坏性状。针对开口管桩沉桩机理的研究，目前由于两大问题的存在使得理论研究落后于工程实践，即土塞效应和挤土效应问题。尤其对开口管桩土塞效应机理尚缺乏统一的认识，在进行管桩设计分析时未能形成比较完善的设计理论和计算方法，研究工作还处于探索阶段。本文采用室内细观模型试验、颗粒流数值仿真模拟相结合的方法对开口管桩在砂土中沉桩过程及土塞效应进行宏细观机理研究。　　 改进已有模型箱，利用数码可视化跟踪技术、计算机信息实时处理技术和土体变形无标点量测技术，对开口管桩进行静压沉桩室内模型试验，着重研究土塞的形成及发展演化细观规律。同时，在土体和模型桩中埋设力学量测元件，实时监测桩端处及桩周范围土体位移场、桩身荷载传递以及土体应力场的分布规律，为土塞效应的理论分析和颗粒流仿真模拟提供试验依据。　　 利用并开发PFC2D颗粒流软件，对沉桩过程中土塞的发生发展进行颗粒流仿真模拟。主要研究开口管桩在沉桩过程中土塞的形成演化规律、桩土接触面内力场变化性质、土颗粒细观组构变化以及沉桩过程的挤土效应规律等，从细观尺度出发探讨开口管桩沉桩过程中的宏细观力学机理和土塞演变的破坏模式。同时对开口管桩的管径、颗粒形状等对土塞效应的影响进行参数分析。　　 根据细观机理的研究及前人的研究成果，建立基于扰动状态概念的开口管桩土塞效应的荷载传递函数，模拟桩与土塞之间的受力变形特性。结合材料的均匀化理论与概率统计方法，以桩的塑性剪切位移为分布变量，提出了模型中扰动参数的计算原理与方法。通过与实测数据的对比，验证了模型的准确性，具有一定的工程实用价值。