自然冻胀条件下深基坑桩锚支护结构内力与变形试验研究

来源 :青海大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wukuang
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在青海地区,冬季气温较低,当气温低至土体内部水的冰点时,土体冻结导致其体积膨胀,从而增大了支护结构的受力与变形程度。为探究青海地区冬季土体冻胀作用对深基坑桩锚支护的内力与变形的影响作用,于西宁市某场地开展基坑桩锚支护的室外试验,对支护结构内力与位移进行监测,并结合气温、土体温度与含水率综合分析土体冻胀与桩锚支护内力与变形的相互作用规律。进而,以室外试验为背景,利用Plaxis-2D软件进行该基坑桩锚支护的热-力耦合模拟,分别分析在不同温度条件下其桩锚支护内力与位移变化情况,并与试验结果对比分析,进一步得出土体冻胀作用与基坑桩锚支护内力与变形之间的影响关系,为类似气候土质地区的基坑工程提供理论支撑。通过本文的研究,得出以下结果:(1)结合温度与含水率综合分析得出,表层土体温度受气温影响较为显著且降低速率最快,-10℃与0℃是影响土体温度变化的突变点。表层土体含水率增大,使该部位土压力值骤增,导致支护桩上部应力与弯矩变化幅度均呈现最大。(2)随着气温不断降低,浅层土体受竖向与横向双向冻结作用,上部锚杆应力峰值较大于下部锚杆,而由于冠梁对上部锚杆的约束性,使上部锚杆应力最终减小,持续低温导致下部锚杆应力增大,桩身应力变化主要集中在基坑中上部位。支护桩桩身位移与温度变化呈正相关关系,且位移值随冻胀持续时间整体呈增大趋势,最终增大约57.7%。通过对比冻胀与非冻胀条件下试验结果发现,冻胀条件下土压力、桩身应力与弯矩、桩身位移等变化值均大于非冻胀试验值,进一步验证土体冻胀作用会增大支护结构受力,并加剧其变形。(3)将Plaxis-2D的数值模拟结果与试验结果对比可得,模拟结果与试验结果大致吻合,土体温度降低到一定值将导致基坑整体变形增大,随着冻胀时间与冻胀次数增加,支护桩受力集中于中下部,下部锚杆轴力逐渐增大。
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