凍土地基鉆孔灌注樁熱學分析及承載特性試驗研究.pdf

1、隨著國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略逐步推進，凍土區(qū)工程建設活動方興未艾。由于凍土的特殊的熱學、物理力學性質(zhì)，造成該區(qū)域建筑物易出現(xiàn)基礎融沉、道路翻漿等工程病害，所以對建筑物的基礎要求很高。鉆孔灌注樁因具備良好的承載特性被廣泛應用于凍土區(qū)的工程建設中，但是鉆孔灌注樁在施工過程中由于機械熱擾動、水泥水化熱及混凝土入模溫度對樁周凍土溫度場產(chǎn)生一定的影響，使樁周凍土在一定范圍內(nèi)溫度升高，甚至出現(xiàn)融化。同時，由于溫度場的改變也會影響基樁的承載性能。因此，本文

2、以樁體混凝土水化熱樁周凍土溫度場的影響及回凍后凍土基樁承載力學特性為出發(fā)點。重點研究樁周凍土溫度場變化規(guī)律及鉆孔灌注樁承載特性。
　　本文首先通過室內(nèi)模型試驗探究鉆孔灌注樁水化熱對樁周土溫度場的影響規(guī)律。在模型樁中內(nèi)置電熱棒加熱模擬混凝土水化熱，電熱棒功率為45W，用鋁管樁替代混凝土樁，模型樁的樁長60cm，外徑3cm，內(nèi)徑2.6cm。設定混凝土入模溫度為5℃，根據(jù)混凝土絕熱溫升理論和相關熱學知識計算出電熱棒需通電30分鐘。試驗分

3、為三種工況進行研究，工況一：初始地溫為-3℃左右，電熱棒通電30分鐘；工況二：初始地溫-1℃左右，電熱棒通電30分鐘；工況三：初始地溫-1℃左右，電熱棒通電60分鐘。在土體中布置溫度傳感器，采集不同時間點的溫度，分析三種工況中模型樁水化熱對樁周凍土溫度場的影響規(guī)律。然后，樁周土回凍至一個穩(wěn)定溫度后，根據(jù)相應規(guī)范預估基樁極限承載力，分別對基樁進行靜載荷試驗，基于試驗數(shù)據(jù)得出荷載-沉降曲線、位移-時間曲線、樁側(cè)摩阻力和軸力沿樁長變化曲線。<

4、br>　　由試驗數(shù)據(jù)分析得出：(1)工況一中基樁在水化熱的作用下使樁周1cm范圍內(nèi)凍土融化，樁壁處土體最高溫度為2.4℃，回凍時間為150分鐘，基樁極限承載力為9.6kN；（2）工況二中基樁在水化熱的作用下使樁周3cm范圍內(nèi)凍土融化，樁壁處土體的最高溫度為6.4℃，回凍時間為190分鐘，基樁極限承載力為7.5kN；（3）工況三中基樁在水化熱的作用下使樁周5cm范圍內(nèi)凍土融化，樁壁處土體的最高溫度為9.2℃，回凍時間為330分鐘，基樁極限