側(cè)向受荷樁模型試驗與顆粒流分析.pdf

1、采用室內(nèi)模型試驗和顆粒流(PFC2D)數(shù)值分析方法對砂土中的側(cè)向受荷樁性狀進行了較為深入的研究。首先對側(cè)向受荷載樁理論研究進行了系統(tǒng)歸納和總結(jié)，并對最近的相關(guān)模型試驗成果及數(shù)值分析研究進展進行了介紹，之后發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的研究都無例外的將焦點放在樁身上，而對樁周的土體則缺少應(yīng)有的關(guān)注。而實際上，樁的側(cè)向受荷性狀在很大程度上取決于樁周土體的變形破壞特性，樁的側(cè)向受荷過程是一個樁土相互作用過程，研究側(cè)向受荷樁樁土相互作用問題不能忽略

2、土的一面。本文即重點關(guān)注側(cè)向荷載作用下樁與樁周土的變形破壞過程，在室內(nèi)模型試驗中采用數(shù)字照相無標(biāo)點變形量測系統(tǒng)來實現(xiàn)這一目的，結(jié)合樁身土壓力、樁頂荷載及樁頂位移的量測，研究了樁周土體的變形和破壞對側(cè)向受荷樁性狀的影響。在試驗的基礎(chǔ)上，對二維顆粒流程序進行二次開發(fā)，借助顆粒流理論在處理土與結(jié)構(gòu)物的相互作用、大變形與破壞等方面的優(yōu)勢和能模擬砂土顆粒細(xì)觀特性等特點，模擬樁側(cè)向受荷試驗結(jié)果并對試驗結(jié)果進行合理的延伸，進一步揭示樁土

3、相互作用過程中樁周土體所扮演的角色，從而更全面地理解樁土相互作用機理。根據(jù)樁基與樁周土體的相互作用，側(cè)向受荷樁可分為兩大類，即主動樁(activive pile)和被動樁(passive pile)，本文圍繞這兩種類型的樁展開研究。首先對砂土中受水平荷載作用的樁頂自由短樁(主動樁)進行了研究。給出了樁頂荷載～位移關(guān)系，樁身位置隨樁頂荷載的變化，樁身土壓力分布及其隨樁頂荷載的變化等樁的側(cè)向受荷性狀，結(jié)合樁周土體位移分布與發(fā)展及

4、破壞、應(yīng)力分布與發(fā)展等對相關(guān)的樁受荷性狀進行了解釋，從而對樁的受荷性狀有了更深的理解，給出了砂土中樁頂自由短樁側(cè)向受荷情況下較完整的變形和破壞模式及極限土壓力分布模式。對相應(yīng)情況下樁在水平面上的性狀進行了研究，從樁周土體變形的角度觀測了雙樁之間的相互作用，給出了樁間距對樁一土一樁相互作用影響的變化規(guī)律。被動樁是指承受土體水平位移的樁，為了對其性狀進行研究，必需讓土體產(chǎn)生水平的位移。為了能較明確地知道土體水平位移的大小和分布

5、范圍，我們設(shè)計采用千斤頂水平推移剛性擋墻的方法來使土體水平移動。因此首先研究了無樁情況下的剛性擋墻問題，在模型試驗過程中觀測了剛性擋墻后土體位移與破壞過程，分析了其對擋墻承載力的影響。并進一步計算了不同移動方式擋墻后土壓力的分布與發(fā)展規(guī)律，并與試驗結(jié)果進行了對比。在剛性擋墻后的土體中插入樁，由剛性擋墻產(chǎn)生水平的土體位移。給出了擋墻荷載～位移關(guān)系，樁項位移對擋墻位移的響應(yīng)規(guī)律等，研究了樁的插入對砂土的加強效果與砂土密實度及樁

6、的插入位置等的關(guān)系。這些結(jié)果與墻后樁周土體的位移和破壞觀測結(jié)果的對比表明，仍然是砂土的變形和破壞決定了樁的受荷性狀。此外，對平行荷載方向豎向剖面上的砂土破裂面隨著其距離樁的遠(yuǎn)近變化規(guī)律進行了研究；同時對單樁、不同間距的雙樁樁周土體在水平面上的變形進行了觀測，討論了它們與樁受荷性狀的關(guān)系。當(dāng)墻高、樁長及樁一墻之間的距離發(fā)生變化是，樁的受荷載性狀將發(fā)生顯著變化，本文在應(yīng)用顆粒流模擬試驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，對上述關(guān)系變化情形下的樁身受