凍土地基鉆孔灌注樁熱學(xué)分析及承載特性試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略逐步推進(jìn)，凍土區(qū)工程建設(shè)活動(dòng)方興未艾。由于凍土的特殊的熱學(xué)、物理力學(xué)性質(zhì)，造成該區(qū)域建筑物易出現(xiàn)基礎(chǔ)融沉、道路翻漿等工程病害，所以對(duì)建筑物的基礎(chǔ)要求很高。鉆孔灌注樁因具備良好的承載特性被廣泛應(yīng)用于凍土區(qū)的工程建設(shè)中，但是鉆孔灌注樁在施工過(guò)程中由于機(jī)械熱擾動(dòng)、水泥水化熱及混凝土入模溫度對(duì)樁周凍土溫度場(chǎng)產(chǎn)生一定的影響，使樁周凍土在一定范圍內(nèi)溫度升高，甚至出現(xiàn)融化。同時(shí)，由于溫度場(chǎng)的改變也會(huì)影響基樁的承載性能。因此，本文

2、以樁體混凝土水化熱樁周凍土溫度場(chǎng)的影響及回凍后凍土基樁承載力學(xué)特性為出發(fā)點(diǎn)。重點(diǎn)研究樁周凍土溫度場(chǎng)變化規(guī)律及鉆孔灌注樁承載特性。
　　本文首先通過(guò)室內(nèi)模型試驗(yàn)探究鉆孔灌注樁水化熱對(duì)樁周土溫度場(chǎng)的影響規(guī)律。在模型樁中內(nèi)置電熱棒加熱模擬混凝土水化熱，電熱棒功率為45W，用鋁管樁替代混凝土樁，模型樁的樁長(zhǎng)60cm，外徑3cm，內(nèi)徑2.6cm。設(shè)定混凝土入模溫度為5℃，根據(jù)混凝土絕熱溫升理論和相關(guān)熱學(xué)知識(shí)計(jì)算出電熱棒需通電30分鐘。試驗(yàn)分

3、為三種工況進(jìn)行研究，工況一：初始地溫為-3℃左右，電熱棒通電30分鐘；工況二：初始地溫-1℃左右，電熱棒通電30分鐘；工況三：初始地溫-1℃左右，電熱棒通電60分鐘。在土體中布置溫度傳感器，采集不同時(shí)間點(diǎn)的溫度，分析三種工況中模型樁水化熱對(duì)樁周凍土溫度場(chǎng)的影響規(guī)律。然后，樁周土回凍至一個(gè)穩(wěn)定溫度后，根據(jù)相應(yīng)規(guī)范預(yù)估基樁極限承載力，分別對(duì)基樁進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)，基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出荷載-沉降曲線、位移-時(shí)間曲線、樁側(cè)摩阻力和軸力沿樁長(zhǎng)變化曲線。<

4、br>　　由試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出：(1)工況一中基樁在水化熱的作用下使樁周1cm范圍內(nèi)凍土融化，樁壁處土體最高溫度為2.4℃，回凍時(shí)間為150分鐘，基樁極限承載力為9.6kN；（2）工況二中基樁在水化熱的作用下使樁周3cm范圍內(nèi)凍土融化，樁壁處土體的最高溫度為6.4℃，回凍時(shí)間為190分鐘，基樁極限承載力為7.5kN；（3）工況三中基樁在水化熱的作用下使樁周5cm范圍內(nèi)凍土融化，樁壁處土體的最高溫度為9.2℃，回凍時(shí)間為330分鐘，基樁極限