湛江组结构性粘土中桩基摩擦性状的试验研究

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1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterinEngineeringTheExperimentalStudyonthePileFoundationFrictionPropertyforZhanjiangGroupStructuralClayMasterCandidate：XieLiangMajor：GeotechnicalEngineeringSupervisor：Prof.TangBinWuhanUniversityofScie

2、nceandTechnologyWuhan,Hubei430081,P.R.ChinaMay,2015学位论文特别说明本人的学位论文得到国家自然科学基金“湛江组结构性粘土中桩基承载性状与作用机理研究”（基金号：41372299）资助。基金主要研究内容为：1.理论部分：研究不同沉积条件下湛江组结构性黏土的物理力学性质，并分析其对区域内桩基工程影响；分析湛江组结构性黏土的桩侧阻力、桩端阻力的作用机理，提出考虑湛江黏土压缩特性和强度特性的桩基极限承载力计算公式；建立考虑桩侧深度效应的单桩荷载沉降计算方法；研究湛江黏土中桩基的群桩效应，建立考虑结构性黏

3、土特性的桩基设计理论和方法。2.试验部分：通过力学试验，比较不同沉积条件下湛江黏土宏观物理力学性质差异；通过模型试验和现场试验，研究湛江黏土桩身荷载分担情况及传递规律；通过模型试验，研究黏土中桩土界面摩擦性状和摩擦力沿深度分布规律，研究桩端土承载性状和端阻随深度变化规律；通过模型试验和现场试验研究单桩荷载沉降规律和极限状态下基桩受力和变形特征。3.数值模拟部分：建立桩基-土体三维模型，研究不同荷载下湛江黏土中桩基桩身荷载分担情况和荷载传递规律；通过改变土体参数研究湛江黏土中桩基的受力和变形特性；通过改变桩数、桩长、桩距研究这些参数改变对湛江黏土

4、中桩基工程承载性状的影响。摘要随着社会经济的发展，各地区高大建筑不断涌现，对基础也提出了更高的要求。位于广东省沿海的湛江市，该地区结构性黏土分布广泛，桩基础在该地区得到了广泛的使用。湛江地区黏土的天然含水率大，压缩性高，渗透性较低，且因其显著的结构性，使得桩基在湛江组结构性黏土中有其独特的承载性状，传统的经验在该地区已不再适用。本文以湛江市某地灰色结构性黏土为研究对象，通过现场单桩模型试验及与原型试验的对比分析，探究桩基在湛江组结构性黏土中的摩擦及承载性状。本文主要研究工作及结论如下：1.针对湛江地区的土层分布情况，结合当地的钻探资料，对所选大

5、致场地范围进行钻探试验，分析试验结果，确定模型试验的试验场地。2.讨论了目前用于桩基模型研究的诸多材料及相应的加工工艺，并选择线切割加工的无缝钢管用于本文模型试验；设计并最终确定了试验的加载装置和数据采集系统；讨论了慢速维持荷载法和快速维持荷载法两种常用的试验加载方案，并最终选取前者用于本文试验。3.论证了本文模型试验所得数据的具体处理方法，根据模型试验所得数据，绘得桩顶荷载位移曲线、桩身轴力曲线以及桩侧摩阻力曲线，并得到了各单桩的桩端阻力数据，研究了各单桩侧摩阻力及端阻力的发挥模式。得知各模型单桩在荷载作用下，随着桩长的增加，桩端阻力减小，且

6、其承担桩顶荷载的比例也减小；模型单桩侧摩阻力曲线呈抛物线型分布，且极限侧摩阻力稳定在40kPa左右。4.通过原型试验与模型试验的对比分析，对单桩在湛江组结构性黏土中的摩擦性状进行了更深入的研究。得知原型试桩的桩端阻力始终很小，在以变形控制进行的桩基设计过程中，可忽略桩端阻力的影响；原型试桩的下段侧摩阻力始终未充分发挥，在以承载力控制进行的桩基设计中，本试桩过长。关键词：湛江组结构性黏土；单桩；模型试验；摩擦性状IAbstractWiththesocialandeconomicdevelopment,tallbuildingsinvariousr

7、egionsbecomemoreandmore,whichputsforwardhigherrequirementstothefoundation.ZhanjiangislocatedinthecoastalareasofGuangdongProvince,whichisvastdistributioninstructuralclay,pilefoundationhasbecomewidelyusedinthearea.TheclayinZhanjiangareahashighnaturalwatercontent,highcompressib

8、ility,lowpermeability,andbecauseofit’sremarkablestructuralproperty,thepilef