地下增層改造條件下黏土材料與混凝土基樁的界面剪切行為.pdf

1、樁是一種應用廣泛的結構基礎形式，近年的城市地下空間開發(fā)面臨一項技術挑戰(zhàn)：如何準確把握既有結構基樁在下挖增設地下空間時的承載性狀。為此，本文以時間為主線，以樁-土界面剪切行為為紐帶，圍繞樁基礎經(jīng)歷的成樁、正常服役、增層開挖等特征階段，依次分析樁基時效、開挖卸荷、施工殘余應力等效應產(chǎn)生的影響，借助數(shù)值模擬、室內(nèi)試驗、理論分析等研究手段，研究既有工程樁在增層開挖卸荷前、后的承載性狀，分析和描述各種效應的作用機理。論文主要工作和成果如下：

2、>　?。?）以浙江飯店地下車庫增層改造項目為背景，采用有限元軟件ABAQUS建立平面單樁模型，模擬單樁豎向受壓過程，得出單樁承載力，并與已有數(shù)值模擬結果對比，以驗證模型的正確性。然后將樁端基巖置換為黏土，轉而模擬摩擦樁在軟土材料中的豎向受壓過程，得到摩爾庫倫模型和修正劍橋模型下的單樁承載力，并對比分析其差異。結果表明：隨著樁頂荷載的增加，樁側土工程性質越好，側摩阻力增長幅度越大；當土層強弱交替時，出現(xiàn)側阻軟化現(xiàn)象；修正劍橋模型的計算沉降

3、比摩爾庫倫模型更大。
　　（2）通過大型室內(nèi)直剪試驗來模擬混凝土樁與粉質黏土的界面剪切作用，得出不同休止期后的界面剪切力，同時觀測剪切后土顆粒的變化，以此分析界面剪切力的時效性，并得出時效性的預測公式。結果表明：隨著休止時間的延長，剪切力不斷增大；基于對數(shù)時間增長模型可將剪切力的增長劃分為三個階段，其中1d和109d可作為階段分界點；界面正壓力與剪切力初始值密切正相關，與時效增長率無明顯相關性；隨時間及剪切次數(shù)增長，粉質黏土顆粒不

4、斷移位、偏轉、剝離，且剝離面積不斷增大。
　?。?）從樁-土相對位移的角度分析開挖效應的作用機理，得出開挖后樁側摩阻力分布形式的理論模型。再運用有限元軟件ABAQUS進行數(shù)值建模分析，通過模擬增層下挖過程，分析開挖深度和寬度對樁側摩阻力的影響、以及開挖后側阻分布形式對樁基承載力的影響。結果表明：基坑開挖引致既有基樁受拉，沿樁身上段分布正摩阻力，下段分布負摩阻力；基于開挖后側阻沿深度的線性分布假定，建立簡化的5階段計算模型；隨著開挖

5、深度和寬度的增加，樁基承載力減小，且開挖深度的影響更明顯。開挖后側阻的存在對樁極限承載力影響不明顯，但若不考慮其影響，會低估樁趨于極限狀態(tài)時的沉降。
　　（4）以下挖增層中的新補入靜壓樁為研究對象，建立了施工殘余應力的理論計算模型。再運用有限元軟件ABAQUS進行數(shù)值建模分析，模擬新補預制樁的壓樁和卸荷過程，得到新補樁卸荷后的樁側摩阻力以及樁身殘余應力，并分析樁端土體和原地下室基坑寬度對施工殘余應力的影響。結果表明：嵌巖樁的殘余側