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多年冻土地区桩-土界面剪切特性试验研究
| 论文题名： | 多年冻土地区桩-土界面剪切特性试验研究 |
| 关键词： | 多年冻土;桩土界面;力学特性;剪切应力;模型试验 |
| 摘要： | 桩基础广泛应用于我国多年冻土地区,如青藏高原、东北、新疆等地区的基础设施建设中。举世瞩目的青藏铁路工程中大量采用桩基础形式。桩基础在使用过程中存在冻拔破坏、承载力退化等问题,从而导致工程失效。多年冻土地基中桩-土界面特性对桩基础的安全性和长期稳定性有重要的影响。试验场地现场开挖表明,桩体表面附着有或薄或厚的冰膜,该层冰膜形成了特殊的桩-土界面,从而造成多年冻土区桩基础承载性能的复杂性。同时界面冰膜的形成与众多因素有关,如桩的成孔成桩方式、桩体材料性质、桩周冻土类型和性质、桩体和桩周地基温度场、桩周土融化与冻结过程等。 多年冻土的性质十分复杂,多年冻土中桩基研究成果不如一般土中桩基那样完善,缺乏对桩-土界面冻结力(冰胶结力)的产生及发展规律等方面的系统研究。桩-土界面问题是基桩承载力的关键,与之相关的研究始终是桩基础领域研究的关键技术问题。多年冻土地区桩-土界面力学特性研究是桩基理论所需解决的关键问题,该问题的科学解决对于深入认识多年冻土地区桩基础的工作状态、承载性能退化甚至失效具有重要意义。 本论文以此为背景,研究了冻土的力学特性,桩-冻土界面冻结力的形成过程及影响冻结力的主要因素(温度、含水量、外荷载作用时间以及颗粒成份等),进而确定桩体材料、温度、含水量为研究多年冻土地区桩-土界面剪切特性的主要研究因素。 本文主要采取室内模型试验的方法研究多年冻土地区桩-土界面的剪切特性,借助兰州交通大学土木工程学院低温试验室的低温环境箱、低温冻融循环试验箱XT5405、5704LT高低温恒温箱的冷浴系统及应变控制式直剪仪,分别选取铝材-粉土界面、混凝土-粉土界面、有机玻璃-粉土界面及木材-粉土界面四种不同桩体材料的桩-土界面,在三种土体含水量(20％、23%、26%)及四种试验温度(18℃、-1℃、-3℃、-5℃)的试验条件下,分别对试样施加四个法向应力(100kPa、200kPa、300kPa、400kPa),采用轮换因子法进行试验方案设计,共完成192组室内低温直剪试验。 根据所测得的模型试验数据绘制并研究了不同温度、不同含水量及不同桩体材料的桩-土界面剪应力-剪切位移曲线关系,计算了不同桩体材料的桩-土界面粘聚力和界面内摩擦角,研究了界面强度参数的衰减变化规律。本文还将不同工况的试验结果进行了对比研究,得到了一些有建设性的结论,这将对多年冻土地区桩基础的理论研究起到补充丰富作用,对多年冻土地区桩基础施工起到一定的指导作用。 |
| 作者： | 王玉萍 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 王旭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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