基坑开挖临近复合地基力学性状离心试验研究

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复合地基是多高层建筑的常用地基基础型式。当前城市建设改造,相当数量的既有复合地基建筑成为新建基坑工程的保护对象。基坑开挖必然引起复合地基变形和内力改变,现有理论缺乏针对此类问题的有效指导。论文依托临近复合地基基坑开挖离心模型试验,研究支护开挖对复合地基既有荷载传递及力学性状影响,取得如下进展:1、推进基坑离心试验技术进步:设计研制一种新型非停机开挖装置并应用于此次试验;证明非饱和粉质粘土地基制备参数控制困难,砂雨法制备的砂土地基均匀性好,利于试验结果的表达;改进离心试验荷载施加方式,使之适宜复合地基模型均匀加载要求。2、研究复合地基逐步加载动态工作机理。施加荷载复合地基桩间土体沉降大于桩沉降,桩侧产生负摩阻力,且负摩阻力沿深度先增大后减小,进而转变为正摩阻力,导致桩轴力沿深度先增大后减小;初始荷载,桩土应力比沿深度减小,随荷载增大,桩土应力比沿深度先增大后减小;同一位置上桩土应力比随荷载增大而不断增加,桩的承载力不断发挥。3、研究基坑开挖引起的复合地基桩和支护结构的受力与变形规律:(1)支护结构土压力:基坑开挖使土压力分为增长区和减小区,上部土体卸荷土压力减小;下部土体受支护挤压,土压力有所增大。(2)复合地基力学性状变化:1)内力:基坑开挖引起CFG桩弯矩增大,开挖深度越大,桩距离基坑越近,弯矩增幅越明显,且桩顶产生负弯矩;桩轴力随开挖递增,深层开挖时增幅更大;桩侧负摩阻力稍有增大,上部增量更大;基坑开挖引起复合地基桩土应力比增大,且在深层比在浅层土体中变化更快。2)变形:基坑开挖引起复合地基土体沉降,且桩土沉降不同步,导致桩向上刺入褥垫层;远离开挖面的桩,差异沉降小,上刺入现象不明显;地表沉降呈指数形式,临近基坑边界地表沉降最大,且开挖越深,土体位移范围越大;开挖引起桩水平变形和范围均随距开挖面距离的增大而减小。
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