膨胀土地基中单桩承载特性研究

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膨胀土作为一种特殊的土体,在我国分布广泛,其吸湿膨胀、失水收缩的特性如果处理不当会对桩基础造成严重危害。目前国内外对膨胀土地基中桩基的研究主要集中在全膨胀土地基中,而含膨胀土层状地基中桩基承载力的性能研究较少。南宁属于第三系膨胀岩地区,膨胀岩土往往与非膨胀岩土形成互层,其桩基受力情况区别于全膨胀土中。受此启发,本文主要研究在吸湿膨胀情况下含膨胀土层状地基中单桩承载特性,探究含膨胀土层状地基中桩基的一般规律。主要研究成果如下:将含膨胀土层状地基设计为膨胀土层不同深度和厚度的四种工况,并分别对单桩进行浸水和静载荷试验。结果表明:(1)浸水试验中,随着膨胀土层埋深增加,其余条件相同,土表与桩顶隆起量均减小,相较于膨胀土层位于表层,深度为0.2m与0.4m时桩顶隆起分别减少14.85%、19.69%,土表隆起分别减少7.57%、13.37%;随着膨胀土层厚度增加,其余条件相同,土表与桩顶隆起量均增大,当膨胀土层厚度增加66.67%时,土表与桩顶隆起量分别增大39.48%、58.96%。(2)静载荷模型试验中,相较于膨胀土层位于表层,深度为0.2m与0.4m时极限承载力分别提高14.46%、6.08%;随着膨胀土层厚度的增加,极限承载力呈现增大的趋势,膨胀土层厚度增加66.7%时,极限承载力提高 69.73%。针对膨胀土层厚度、深度、含水率三个因素设计32组工况进行数值模拟,进一步研究含膨胀土层状地基中单桩承载特性。结果表明:(1)极限胀拔力随膨胀土层深度的增加呈先增加后减小的趋势;极限胀拔力与膨胀土层厚度近似成线性关系,且斜率随含水率提高而增大,并逐渐趋于稳定;极限胀拔力随含水率的增大而先增大后减小,峰值含水率随着膨胀土层深度的增加而增大,随着膨胀土层厚度的增加而增大。(2)极限承载力随膨胀土层深度的增大而先增加后减小;极限承载力与膨胀土层厚度近似成线性关系,并且斜率随含水率提高而提高,并逐渐趋于稳定;极限承载力随含水率的增大而先增大后减小,峰值含水率随着膨胀土层深度的增加而呈现减小,后增大的趋势,随着膨胀土层厚度的增加而增大。各工况下极限承载力最大提高了 142%。
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