膨胀土中水平受荷桩p-y曲线的试验研究

【摘要】随着国民经济的高速增长,基础建设领域规模的不断扩大,水平受荷桩在膨胀土地基中的应用日趋广泛。对于分析承受较大水平荷载的桩基础,采用p-y曲线法无疑具有很大的优越性。但对于不同土质条件,其p-y曲线具有很大的差异。而且,国内外针对p-y曲线的研究,多见于一般土质条件,对于膨胀土及其它特殊土质p-y曲线的研究罕见于有关文献报道。因此,开展对膨胀土p-y曲线的试验研究,是解决膨胀土中水平受荷桩计算分析的前提,具有重要的理论价值和工程实际意义。本文在国内外现有的研究基础上,依托国家自然科学基金资助项目“膨胀土非线性流变特性研究”(项目编号：50978097),和“膨胀土地基上的桩-土共同作用研究”(项目编号：50378097),针对广西南宁膨胀土中的水平受荷桩开展了相关研究。通过系列模型试验研究,分别探索了在浸水与未浸水条件下膨胀土中水平受荷桩p-y曲线的变化规律,并建立了相关理论。研究工作的主要内容及取得的主要创新结论如下。研究工作的主要内容：1.在查阅国内有关外水平受荷桩研究文献的基础上,设计了膨胀土中水平受荷桩模型试验研究方案。2.通过分别对浸水和未浸水膨胀土中模型桩进行水平静载试验,探索了其桩侧土抗力与桩身位移的关系。3.通过对模型桩的静载试验,研究了膨胀土中水平受荷桩的p-y曲线特点及其规律。4.通过三轴压缩试验,研究了未浸水与浸水条件下膨胀土p-y曲线的相关参数及其确定。5.在试验研究的基础上,研究了膨胀土中水平受荷桩的理论p-y曲线,并建立了相关的理论模型。研究工作取得的主要创新性结论：1.通过研究发现,未浸水膨胀土的实测p-y曲线具有硬粘土的应变强化特点,任意深度处的p-y曲线均呈幂函数形式分布,土层越深处,其p-y曲线的幂指数越大。相反,土层越浅处,其p-y曲线的幂指数越小。2.浸水后的膨胀土其p-y曲线具有明显的应变软化特点。充分浸透的膨胀土其p-y曲线呈双曲线函数分布；深层未浸透的膨胀土,其p-y曲线呈双曲线函数向幂函数过渡形式分布。3.研究表明,膨胀土浸水后变软,浸水后桩基的水平极限承载力远小于未浸水条件下的桩基。4.通过对未浸水膨胀土与浸水膨胀土p-y曲线的比较研究发现,若采用未浸水膨胀土p-y曲线设计长期处于地下水位以下的膨胀土桩基是不安全的。5.通过对膨胀土与软粘土p-y曲线的比较研究发现,软粘土的p-y曲线不宜用于膨胀土中的桩基础设计。6.基于《港口工程桩基规范》中推荐的软粘土p-y曲线方程,建立了适用未浸水膨胀土的幂函数形式的p-y曲线方程,并得到了其相关参数。7.在试验研究的基础上,建立了浸水膨胀土幂函数和双曲线函数两种形式的p-y曲线方程,并确定了其相关参数。上述研究为膨胀土中水平受荷桩的计算分析提供了重要的理论依据,也对其它特殊土中水平受荷桩的研究具有重要的参考价值。
【作者】阳生茂；
【导师】肖宏彬；
【作者基本信息】中南林业科技大学，结构工程，2014，硕士
【关键词】膨胀土；水平受荷桩；p-y曲线；模型试验；

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