降水对桩基承载力及沉降影响的室内模型试验研究

作     者：韦俊杰 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曹新文

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：桩基 承载特性 水位变化 地基土 模型试验 

摘      要：随着我国城市化及大型综合交通枢纽的不断发展,城市用地日趋紧张,综合型交通体系大量开发利用地下结构,从而使得基坑的规模不断增加,所处环境更加复杂,基坑开挖平均深度越来越深,基坑周边建筑物密集,随着基坑工程深度和数量的增加,基坑内降水程度也将增大,基坑内降水过程对周边相邻建筑的桩基础和土体变形等的影响也将变得突出。本文以成都地铁18号线成都北站深基坑工程为背景,采用配比石英砂与天然河沙作为模型地基土材料,考虑了土层中不同水位高度及快速升降水对桩基承载力及土体变形和桩顶沉降的相关影响,设计了20组室内模型试验,测量了各组试验的桩身轴力、填土沉降、桩顶沉降等数据,并将试验结果进行了对比分析,研究了不同水位及升降水过程中桩基的端承承载力和侧阻力问题以及对沉降的影响,取得了以下成果:(1)当土层中水位较低时,桩顶荷载由端阻力和桩侧阻力共同承担,随着水位的升高,桩顶荷载越来越多的由端阻力进行承担,桩身整体所受到的桩侧阻力随着水位的升高呈降低趋势,特别对于桩嵌岩段处,嵌岩段桩侧阻力对分担桩顶荷载具有重要作用,水位变化对嵌岩段处的侧阻力衰减的影响较桩身其它位置处更大,当土层中水位较高时,桩顶荷载主要由端阻力进行承担,嵌岩段及桩身整体的侧阻力对分担桩顶荷载的作用相比于低水位时较低。(2)随着升降水过程的进行,桩顶荷载越来越多的由端阻力进行承担;桩侧阻力对桩顶荷载的分担作用总体上呈降低趋势,其中嵌岩段的桩侧阻力对桩顶荷载的分担较桩身其他位置处减少更大;同时升降水过程对地基土材料为石英砂的桩周土表沉降与两桩的桩顶沉降无明显影响。(3)当桩顶荷载较大时,随着不同试验组的试验水位的升高,河沙类地基土材料组端阻力对桩顶荷载分担的增加量要大于配比石英砂类材料组;对桩身整体侧阻力,随着不同组试验水位的升高,当桩顶荷载较大时,河沙类地基土材料组的桩身整体侧阻力对桩顶荷载分担的减少量要大于配比石英砂类材料组,特别在嵌岩段处的对比更为显著。(4)随着升降水过程的进行桩顶荷载越来越多地由端阻力进行承担的情况下:河沙类材料组端阻力对桩顶荷载分担的增加量比配比石英砂类材料组要多;对桩身整体的侧阻力,河沙类地基土材料组比配比石英砂类材料组对桩顶荷载分担的减少量也要更大;同时对桩周各点的沉降,河沙类材料组的桩周土表沉降也比配比石英砂类材料组要更大。但对桩顶的沉降,河沙与石英砂不同地基土材料对快速升降水情况下的桩顶沉降均无明显影响。