变截面桩地基破坏性状模型试验研究

论文摘要

桩基础极限承载力问题一直是岩土工程界广泛关注的问题。而近年来随着高层建筑的兴起,其地基极限承载力的要求越来越高,因此变截面桩作为一种新兴的桩型,由于其施工灵活、适应能力强等优点在地基处理中得到了广泛的应用,但目前对变截面桩的破坏机理缺乏一致的认识。论文主要对变截面桩在地基中受垂直竖向荷载工作性状及破坏机理开展模型实验研究。考虑扩大盘的几何因素对地基极限承载力和破坏机理的研究,主要考虑了扩大盘分别设置的位置、个数、间距等对地基破坏的影响。根据模型实验结果,对扩大盘设置在上部、中部、下部和扩大盘位置的间距对地基破坏的性状进行研究,通过模型试验和数值模拟的结果,得出扩大盘上部土体出现应力为零甚至正区域,说明扩大盘上部为应力拉伸破坏区域,扩大盘下部土体应力最大,扩大盘下部土体土体应力向周围扩散,说明扩大盘起到了一定的端承桩的作用。无扩大盘的桩身破坏主要是桩端刺入破坏。当桩身只设置一个扩大盘时候,扩大盘上部土体处于拉伸破坏区,扩大盘下部土体处于压密区,扩大盘上部土体由于扩大盘的下移而处于主动状态,扩大盘下部土体处于被动状态,扩大盘上部土体破坏面范围较大,当扩大盘处于上部位置时候,扩大盘能充分发挥作用,但是扩大盘发挥能力有限,土体不能够足够的土体抗力,上部土体破坏区向地基表面扩展形成大面积的塑性区。当扩大盘处于桩身下部时候,单个扩大盘下部塑性区的范围为4h(h为扩大盘盘高),因此扩大盘设置在桩身上的位置至少应该设置在距桩端4h处,因此扩大盘宜设置在桩身中部。扩大盘上部土体侧摩阻力由于扩大盘的作用导致桩侧摩阻力减小,对极限承载力的结果有影响。有两个扩大盘作用时候,扩大盘的间距会对地基的破坏造成影响,如果两个扩大盘的间距距离较近的话,地基破坏主要是盘间土间的剪切破坏,第一个扩大盘的上部是拉伸破坏,第二个扩大盘下部是土体的压密;而当两个扩大盘间距较大时候,破坏模式与两个盘单独作用的破坏模式相同,两个扩大盘单独作用不会产生相互干涉。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 变截面桩的发展现状
• 1.3 变截面桩基础破坏模式
• 1.4 模型试验变形观察方法
• 1.5 本文的研究目的、方法
• 1.5.1 研究目的
• 1.5.2 研究方法
• 2 变截面桩承载力模型试验方法
• 2.1 模型设计理论
• 2.1.1 模型的概念和意义
• 2.1.2 相似原理
• 2.1.3 模型试验的相似准则
• 2.2 试验模型设计
• 2.2.1 试验设计原理和方案
• 2.2.2 模型桩设计
• 2.2.3 地基砂样制备
• 2.2.4 模型槽与地基制备
• 2.2.5 加载程序
• 2.3 模型试验数据采集系统
• 2.3.1 应变量测
• 2.3.2 位移量测
• 2.3.3 荷载量测
• 2.3.4 数据采集仪器
• 2.4 地基破坏观察装置
• 3 模型桩地基破坏特征分析
• 3.1 地基破坏模式简介
• 3.1.1 桩侧地基变形与破坏
• 3.1.2 桩端地基变形与破坏
• 3.2 桩直径对地基破坏的影响
• 3.3 不同扩大盘位置对桩土地基破坏性状的影响
• 3.4 不同盘间距对桩土地基破坏性状的影响
• 3.5 本章小结
• 3D计算与分析'>4 数值模拟 FLAC^3D计算与分析
• 3D软件系统'>4.1 FLAC^3D软件系统
• 3D简介'>4.1.1 FLAC^3D简介
• ^3D基本原理'>4.1.2 FLAC^3D基本原理
• 3D有限差分模型'>4.2 FLAC^3D有限差分模型
• 4.2.1 模型建立
• 4.2.2 边界条件与施加荷载
• 4.3 结果分析
• 4.3.1 无扩大盘桩的破坏情况
• 4.3.2 有一个扩大盘桩的破坏情况
• 4.3.3 有多个扩大盘桩的破坏情况
• 4.4 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 不足与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果