基于微结构指标主成分分析的沉桩挤土效应研究

作     者：张建新 赵建军 牛磊 ZHANG Jianxin;ZHAO Jianjun;NIU Lei

作者机构：天津城市建设学院土木工程系天津300384 天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384 

出 版 物：《工程地质学报》 (Journal of Engineering Geology)

年 卷 期：2011年第19卷第2期

页      面：231-237页

学科分类：08[工学] 081401[工学-岩土工程] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金(40972170) 天津市自然科学基金(09JCYBJC07800) 

主　　题：微结构 主成分分析 沉桩 挤土效应 

摘      要：前期研究已认识到,土的宏观力学性质及其表现从本质上应取决于土的微观结构。在结构性较强的软土中沉桩,桩周土体内部结构会发生显著变化,土体的强度与变形性质是这种内在变化的宏观表现,研究土体微观结构与宏观力学行为变化之间的关系,对认知土体的力学性质,从微观出发去认识沉桩挤土效应的机理,指导工程实践具有重要地理论和现实意义。本文基于天津滨海地基土实际静压桩工程,在沉桩的不同时刻、沿桩身的不同位置取桩周土体原状土样进行室内三轴固结不排水剪切试验,得到土体强度指标参数,同时进行对应的微观结构试验,得到垂直与水平方向的10个微结构指标。采用主成分分析方法,在微结构指标中提取3个主成分,较好地分析了土体微结构特征。研究表明:3个主成分与黏聚力之间存在较好的相关关系,而与内摩擦角之间的相关性相对较弱;第一主成分对各微结构信息的提取比较充分,第二、第三主成分是对第一主成分未反映信息的进一步补充。同时主成分分析表明,土体微结构性质对强度性质起控制作用,在沉桩过程中,近地表和下部土层宏观力学指标表现出了相反的变化规律。主成分分析方法较好地表述了土体的微结构性质,为进一步从微观入手解释沉桩挤土效应机理提供了有力依据。