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黄土高填方场地挖填结合区桩侧摩阻力力学特征研究

袁时雨  
【摘要】:随着国家“一带一路”战略的实施,我国中西部黄土地区的经济发展也进入了一个新的阶段,而土地问题却是制约地方经济进一步发展的重要因素。近年来,为了在黄土地区获得更多的城市用地,经各方论证后提出通过在原有黄土沟壑区开展高填方工程可以有效的缓解部分城市用地的压力。而关于高填方场地的建设使用,其问题核心是工后导致地基受力不均而发生的差异性沉降甚至变形。本文依托陕西省科技统筹创新工程项目(2012kTZD03/07)和陕西省自然科学基础研究计划项目(2017JM4015),以康家沟高填方工程为背景,从现场桩基试验、室内物理模型试验和ABAQUS数值模拟三个方面入手,对高填方场地内挖填结合区桩基础的受力特征进行了研究,主要研究内容如下:(1)根据高填方场地内桩基的载荷试验,并结合工程实例进行了相似比为1:5的室内物理模型试验,对桩基轴力、侧摩阻力的变化特征进行了分析研究。通过对试验结果的分析发现:(1)在高填方场地挖填结合区,桩身各截面处的轴力、侧摩阻力随着填土深度的增加而增大,且灌注桩承载力也逐渐变小;(2)桩基在挖填结合区内的挖填交结面附近出现侧摩阻力过渡带,在过渡带上下两侧桩基的侧摩阻力发生较大的突变。(2)在现场试验与室内试验的基础上,利用ABAQUS有限元软件建立了物理模型,分析了桩基础在不同入土深度工况下轴力、侧摩阻力的分布特征。研究结果表明:(1)侧摩阻力“过渡带”出现的位置恰好为挖填交界面处,在“过渡带”上下两侧,桩基的侧摩阻力发生较大的变化;(2)在挖填结合区内当填土厚度大于桩长的1/2时,灌注桩表现出端承摩擦桩的性质;(3)灌注桩的轴力与侧摩阻力随着填土厚度的增加而增大。(4)在桩身相同位置处,当桩周土体为原状土时,其侧摩阻力值远小于桩周土体为填土时的侧摩阻力值。(3)以现场试验、室内试验以及模拟试验为基础,对黄土高填方场地挖填结合区内桩基的设计流程提出了改进。其中在勘察阶段提出了增加勘察次数、改变钻孔布设形状等措施;在填土施工阶段提出使用新的施工技术等措施;在设计阶段提出通过合理、灵活的改变桩长、桩径等措施来进一步满足挖填结合区桩基设计的要求。


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