湛江组结构性黏土中桩基础沉降计算与模型试验研究

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1、ADissertationSubmittedtoWuhanUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofMasterinEngineeringCalculationandexperimentalstudyofthesettlementofpilefoundationinZhanJianggroupstructuralclayMasterCandidate：TanChenMajor：StructuralEngineeringSupervis

2、or：Prof.YuXiaoWuhanUniversityofScienceandTechnologyWuhan,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

3、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

4、改变桩数、桩长、桩距研究这些参数改变对湛江黏土中桩基工程承载性状的影响。摘要国内外众多学者对群桩基础做了大量的理论和试验研究，然而群桩基础的受力机理复杂，其沉降作为桩基础设计中最重要的部分之一受诸多因素的影响，在理论及实践过程中都还存在许多的不足之处。因此，如何在全面的了解群桩基础的承载机理和沉降特性的基础上进行合理的设计成为了广大学者和工程技术人员所面临的难题。本文从沉降计算理论和模型试验两方面着手对湛江结构性黏土中群桩沉降性状进行研究，以期在研究湛江结构性黏土特性的同时提出一种更接近该地区工程实际的沉降计算方法。本文所展开的具体工作以及主要研究成果如下

5、：1.本文首先综述了目前国内外有关竖向荷载作用下群桩的沉降计算理论、群桩模型试验研究和湛江组结构性黏土的总体现状，并结合群桩基础的沉降特性重点总结了主要的沉降计算方法及其优缺点。2.设计并完成现场模型试验与室内模型试验，对比中砂和湛江组结构性黏土中九桩模型和实体基础的Q-S曲线得出：随着荷载逐渐增大，湛江土的结构性被破坏，其承载力迅速降低直至丧失强度，沉降的变化量也较中砂的变化量要明显增大。3.在群桩沉降的理论计算方面利用变深度剪切弹簧约束和全深度剪切弹簧约束建立桩位移的微分方程并结合其边界条件进行求解，得出了复合弹性模量修正系数。该方法从桩土的荷载分担

6、比着手对E法中的群桩桩身压缩模量E进p行修正，将群桩中桩土作为一个整体进行桩体沉降分析，该计算方法考虑到了桩间土对沉降的影响。4.结合工程实例分别采用修正等代墩基法的复合地基计算模型、考虑E法的修正等代墩基法、考虑全深度剪切弹簧约束模型的修正等代墩基法三种方法对实际工程进行沉降计算，通过的数据来验证文中所提出方法的正确性和可行性。关键词：等代墩基法；模型试验；湛江结构性黏土；群桩基础IAbstractManydomesticandforeignscholarshavemadealotoftheoreticalandexperimentalstudieson

7、pilefoundation.However,thestressmechanismofpilefoundationiscomplex,settlementasoneofthemostimportantpartinthedesignofpilefoundationisaffectedbymanyfactors,itstheoryandpracticeintheprocessstillhavemanydeficiencies.Therefore,howtobasedonthecomprehensiveunderstandingofthebearingmecha

8、nismofpilefoundationandthesettlem