高溫多年凍土鉆孔灌注樁熱力學(xué)分析及模型試驗研究.pdf

1、凍土由于含有固體冰相,隨著溫度的變化,固態(tài)冰與液態(tài)水之間相互轉(zhuǎn)變,形成凍土復(fù)雜的物理力學(xué)特性。由于樁基礎(chǔ)對凍土地基溫度場擾動小,符合保護(hù)凍土的原則,且樁基礎(chǔ)具有承載能力高、抗凍能力強(qiáng)和施工簡便等優(yōu)點,宜作為多年凍土地區(qū)永久性建筑物基礎(chǔ)。
　　 多年凍土地基中鉆孔灌注樁有多種施工方法,各種施工方法均會給天然凍土地基帶來擾動,同時輸入一定的熱量,尤其是樁身混凝土灌注后,因混凝土水化熱的作用,給天然凍土地基帶來熱擾動,熱量的輸入會導(dǎo)致

2、天然溫度場的改變,使樁周一定范圍內(nèi)凍土融化,導(dǎo)致基樁承載力降低。鉆孔灌注樁灌注后的回凍過程是樁周土體與樁身混凝土熱量交換的過程,樁身混凝土水化熱的減少及周圍凍土對樁側(cè)不斷的吸熱,樁身混凝土逐漸降溫,樁周土體的溫度與樁身溫度不斷達(dá)到平衡。經(jīng)歷一定時間后,地基土恢復(fù)凍結(jié)狀態(tài),基樁形成承載力。
　　 由于凍土的特殊性質(zhì)(如強(qiáng)烈的流變性質(zhì)),凍土地基中基樁現(xiàn)場試驗周期長、邊界條件不宜控制且耗資大。開展室內(nèi)凍土模擬試驗是研究凍土地基中樁的

3、承載行為的有效方法,可以根據(jù)研究問題的特點,控制和改變邊界條件,模擬不同工況,可為現(xiàn)場試驗、工程設(shè)計和施工提供必要的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。本文通過室內(nèi)室內(nèi)凍結(jié)試驗,在不同溫度環(huán)境條件下研究了土的凍結(jié)過程,分析了凍土中冰的形成過程；進(jìn)行了室內(nèi)凍土凍結(jié)模型試驗,得到了切向凍脹力隨深度的變化曲線；當(dāng)溫度穩(wěn)定到一定范圍時,得到了不同荷載下樁身軸力的變化曲線,凍結(jié)力隨深度的變化曲線。
　　 本文運(yùn)用ANSYS有限元分析軟件,采用數(shù)值模擬的方法,對青