桩基扩孔对黄土的结构性及其分布规律的影响研究

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在我国黄土地区桩基工程在建筑工程、高速公路和铁路建设中具有广泛应用。由于在黄土地区桩基扩孔问题中桩周土体存在着扩孔破坏与重塑挤密的两个阶段,因此扩孔破坏与重塑挤密效应导致黄土地基中黄土的结构性变化规律是一个亟待解决的科学问题。本文针对结构性黄土地基中桩基扩孔问题开展研究。基于小孔扩张理论分析单桩扩孔条件下桩周土体的广义剪应力、广义剪应变关系,通过三轴试验得到不同应力水平条件下的广义剪应力和剪应变关系,将原状黄土加载结构性参数引入到单桩扩孔的分析中,研究了扩孔效应导致的原状黄土加载结构性参数的衰减变化规律,同时,建立沉桩挤密后地基挤密黄土的综合结构性参数,致力于研究桩周土体挤密后的结构性参数变化情况。主要结论如下:(1)随着距桩轴距离的减小,地基原状黄土的加载结构性参数呈现非线性的衰减;距离桩轴越近,原状黄土的结构性参数衰减越剧烈,衰减到最小值为1.0;距离桩轴越远,原状黄土的结构性参数衰减越小;无限远处的加载结构性参数接近其初始结构性参数。(2)通过理论解析得出的单桩扩孔效应下地基原状黄土结构性的衰减规律与数值模拟得到的衰减规律结果一致;但数值模拟结果在一定程度上也证明了加载结构性参数不能反映桩周土体挤密后的结构性参数变化情况。(3)针对目前结构性参数只能反映土结构性的损伤,不能反映地基土沉桩挤密后重生结构性的问题,本文构建了可描述桩周土体挤密后的结构性参数变化规律的综合结构性参数。(4)群桩沉桩作用下结构性黄土地基在扩孔破坏与挤密过程中,加载结构性参数只能反映扩孔效应下原状黄土结构性的衰减规律,不能反映桩周土体挤密后的结构性参数变化情况,而综合结构性参数在计算中揭示了地基挤密后土体综合结构性参数存在明显增大的现象,可以有效地反映桩周土体挤密后结构性参数的变化规律。总之,扩孔效应会导致结构性黄土地基中原状黄土的结构性产生一定程度的弱化和衰减,沉桩挤密后桩周地基挤密黄土的结构性重生,其结构性会产生一定程度的增大。
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