高溫多年凍土鉆孔灌注樁熱力學分析及模型試驗研究.pdf

1、凍土由于含有固體冰相,隨著溫度的變化,固態(tài)冰與液態(tài)水之間相互轉變,形成凍土復雜的物理力學特性。由于樁基礎對凍土地基溫度場擾動小,符合保護凍土的原則,且樁基礎具有承載能力高、抗凍能力強和施工簡便等優(yōu)點,宜作為多年凍土地區(qū)永久性建筑物基礎。
　　 多年凍土地基中鉆孔灌注樁有多種施工方法,各種施工方法均會給天然凍土地基帶來擾動,同時輸入一定的熱量,尤其是樁身混凝土灌注后,因混凝土水化熱的作用,給天然凍土地基帶來熱擾動,熱量的輸入會導致

2、天然溫度場的改變,使樁周一定范圍內凍土融化,導致基樁承載力降低。鉆孔灌注樁灌注后的回凍過程是樁周土體與樁身混凝土熱量交換的過程,樁身混凝土水化熱的減少及周圍凍土對樁側不斷的吸熱,樁身混凝土逐漸降溫,樁周土體的溫度與樁身溫度不斷達到平衡。經歷一定時間后,地基土恢復凍結狀態(tài),基樁形成承載力。
　　 由于凍土的特殊性質(如強烈的流變性質),凍土地基中基樁現(xiàn)場試驗周期長、邊界條件不宜控制且耗資大。開展室內凍土模擬試驗是研究凍土地基中樁的

3、承載行為的有效方法,可以根據(jù)研究問題的特點,控制和改變邊界條件,模擬不同工況,可為現(xiàn)場試驗、工程設計和施工提供必要的數(shù)據(jù)和經驗。本文通過室內室內凍結試驗,在不同溫度環(huán)境條件下研究了土的凍結過程,分析了凍土中冰的形成過程；進行了室內凍土凍結模型試驗,得到了切向凍脹力隨深度的變化曲線；當溫度穩(wěn)定到一定范圍時,得到了不同荷載下樁身軸力的變化曲線,凍結力隨深度的變化曲線。
　　 本文運用ANSYS有限元分析軟件,采用數(shù)值模擬的方法,對青