【摘要】：我國凍土分布區(qū)域廣、資源豐富,近年來,凍土地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展受到國家的高度重視;凍土地區(qū)大規(guī)模交通基礎設施的修建促進了樁基礎的廣泛運用。近年來氣候變暖,導致凍土溫度上升甚至凍土表層融化,這將嚴重影響樁-土之間的相互作用;在多年凍土地區(qū),已建構筑物常常還會受到強風、地震、水流沖擊、機械制動等水平方向的荷載作用,相對于豎向荷載,水平荷載下的樁基受力更為復雜�；谏鲜鲈�,本文開展了不同溫度凍土及融土環(huán)境下凍土樁基的水平承載特性試驗研究,主要結論如下:(1)同一荷載下,樁身拉、壓應變對稱分布,且拉應變略大于壓應變,樁身彎矩以及樁身拉、壓應變沿樁基埋深分布先增大后減小,樁身位移存在正、反兩個最大位移,且最大正向位移顯著大于最大反向位移;相同凍土環(huán)境下,隨著水平荷載的增加,相同埋深處的樁身彎矩、位移以及拉、壓應變均逐漸增加,并且增加的趨勢越來越明顯,此外各自對應的最大值埋深、減小反彎點埋深、位移零點埋深也逐漸增大;在融土表層范圍內,溫度由-5℃升高至-2℃時,樁身彎矩、樁身位移以及樁身拉、壓應變都變大,但溫度繼續(xù)升高至2℃融土狀態(tài)時相應的樁身彎矩和樁身拉、壓應變卻顯著減小,樁身位移顯著增大;隨著溫度的升高,樁身彎矩、反向樁身位移以及樁身拉、壓應變的最大值極其埋置深度,以及樁身位移零點和減小反彎點的埋深都增加;(2)在相同荷載作用時,-5℃凍土、-2℃凍土、2℃融土的樁頂位移、樁頭轉角依次增大,但融土與凍土相比數(shù)值差異較大;整個加載工程結束以后,-5℃凍土、-2℃凍土、2℃融土的耗時依次減小,但他們最終的樁頂位移和樁頭轉角依次增加,相對于凍土,融土在較短的時間內可以達到較大的破壞位移,說明融土的水平剛度下降顯著;同一埋深處,隨著加載時間的延長,樁身彎矩、樁身位移以及樁身拉、壓應變均增加,并且這種趨勢逐漸減小并最終趨于穩(wěn)定。隨著加載時間的延長,樁身位移零點以及樁身位移、樁身彎矩、樁身拉、壓應變減小反彎點的埋深逐漸增加。(3)在恒定荷載施加初期,-5℃凍土、-2℃凍土、2℃融土工況的樁身最大彎矩和樁身最大反向位移增加的速度依次增加,加載至相同時刻,以上凍土環(huán)境的樁身彎矩、樁身位移依次增大,并且融土與凍土之間的這種差異逐漸增大,這說明上層融土加劇了下層凍土的流變過程。在相同荷載作用下,-5℃、-2℃、2℃工況的樁頂位移和樁頭轉角的增加速度依次增加,各自的樁頂位移和樁頭轉角趨于穩(wěn)定所消耗的時間逐漸增加,穩(wěn)定以后樁頂位移和樁頭轉角的的大小也是逐漸增加的;融土條件下樁基的流變過程更劇烈,這主要是因為融土條件加長了樁基頭的自由長度,使得下層樁基變形更大,由樁土相互作用可知,樁周凍土受到了更大的來自樁身的荷載。荷載增加會加劇凍土的流變過程,從而對凍土樁基的承載造成不利的影響。(4)凍土樁基在水平荷載作用下經(jīng)歷三個變形階段:彈性變形階段、彈塑性變形階段、破壞階段;-5℃凍土、-2℃凍土、2℃融土的水平臨界荷載、水平極限承載力、水平承載力特征值以及各自對應的樁頂水平位移分別為:1000N/0.43mm、900N/0.73mm、700N/1.03;1400N/3.25、1300N/5.35、1100N/11.07;800N/0.32mm、720N/0.52mm、490N/0.71mm;隨著溫度的升高,水平臨界荷載、極限承載力、承載力特征值均降低,但融土樁基降低跟顯著
【圖文】：

研究背景是指溫度在 0℃或 0℃以下的含有冰的各種巖石或者土壤，起；在自然界中凍土現(xiàn)象是比較常見的，可根據(jù)巖石或者土類：短時凍土、季節(jié)凍土和多年凍土。短時凍土的持續(xù)時間在于高緯度或者中緯度的夜晚；季節(jié)凍土一般是指土體表層而在夏季又全部融化的土體，其持續(xù)時間一般在數(shù)日至數(shù)月之上的凍土我們稱之為多年凍土。土分布十分廣泛，其中多年凍土分布區(qū)域約占陸地總面積的約有 2150000km2，約占據(jù)了我國國土的五分之一，世界多高原、東北大興安嶺、小興安嶺和西北高原等地區(qū)分布最為國，下圖 1.1 為我國的凍土分布狀況圖。在如此廣闊的土地資源，因此凍土工程具有十分重要的開發(fā)和研究意義。

圖 1.2 清水河特大橋有明顯的溫控性，凍土溫度的高低不同則凍土熱穩(wěn)定性的強度不同則決定了凍土抵抗外界干擾的性能不同；當凍土作為結構少直接影響著地基的承載能力，這對已建結構物的正常運營至又與土體溫度緊密相關，因此在進行與凍土力學特性相關的研要的考慮因素。近年來，氣候逐漸變暖加之人類在凍土地區(qū)的年凍土地區(qū)出現(xiàn)地基退化現(xiàn)象；樁側土體的溫度升高導致樁減少，致使樁側土體的強度降低，進而降低了樁基對其上部結土區(qū)范圍內的結構物出現(xiàn)坍塌、傾斜、裂縫等重大病害。在青處的 8 孔 32 米的橋梁曾于 2009 年發(fā)生了沉降變形較大等病害積沉降值已達到 35 厘米，，并在進一步地發(fā)展[4]。在多年凍土區(qū)遇強風、地震、水流沖擊、機械制動等水平方向的荷載作用，，樁基承受水平荷載作用時的承載特性更加復雜；鑒于氣溫變不斷發(fā)展已經(jīng)開始影響到已建構筑物的安全運營，而且融土區(qū)，因此開展不同凍土溫度及凍土融化狀態(tài)下水平荷載樁基的力
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U443.15

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1 侯宜哥;;高溫凍土物理力學特性研究現(xiàn)狀[J];科技風;2017年22期

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本文編號：2626193