›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (5): 1333-1338.doi: 10.16285/j.rsm.2015.05.013

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

极限荷载下纵向截面异形桩破坏形式对比模型试验研究

孔纲强1, 2,曹兆虎2,周 航2,邓宗伟1,郭尤林1   

  1. 1.湖南城市学院 土木工程学院,湖南 益阳 4130001;2.河海大学 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,江苏 南京 210098
  • 收稿日期:2013-12-26 出版日期:2015-05-11 发布日期:2018-06-13
  • 通讯作者: 邓宗伟,男,1972年生,博士,副教授,主要从事岩土与基础工程方面的教学与科研工作。E-mail: teapotd@163.com。 E-mail:gqkong1@163.com
  • 作者简介:孔纲强,男,1982年生,博士,副教授,博士生导师,主要从事桩-土相互作用及能量桩技术与应用方面的教学与科研工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金资助(No. 51278170);高速铁路基础研究联合基金资助(No. U1134207)。

Comparative model tests on failure modes of piles with a variable longitudinal section under ultimate load

KONG Gang-qiang1, 2, CAO Zhao-hu2 , ZHOU Hang2, DENG Zong-wei1, GUO You-lin1   

  1. 1. School of Civil Engineering, Hunan City University, Yiyang, Hunan 413000, China; 2. Key Laboratory of Geomechanics and Embankment Engineering, Ministry of Education, Hohai University, Nanjing, Jiangsu 210098, China
  • Received:2013-12-26 Online:2015-05-11 Published:2018-06-13

摘要: 由于基桩纵向截面形式的差异,竖向荷载作用下桩侧摩阻力和桩端阻力发挥存在明显的差异,尽管纵向截面异形桩在工程中得到了一定的应用,然而针对极限荷载下桩端和桩侧土体破坏形式的研究却相对较少。基于透明土材料和粒子图像测速(particle image velocimetry)技术,针对等体积的扩底楔形桩、楔形桩和等截面桩的承载特性及破坏形式进行对比模型试验,测得桩顶荷载-沉降曲线,研究了各级荷载下桩端和桩侧土体位移场的变化规律以及极限荷载下桩端和桩侧土体的破坏形式;同时分析了不同桩长情况下各类型桩的承载力特性。研究结果表明,在此试验条件下,扩底楔形桩的极限承载力约为常规楔形桩的3.5倍和等截面桩的2.5倍;极限荷载作用下各类型纵向截面异形桩桩端的破坏形式规律基本一致。

关键词: 桩基, 极限承载力, 位移场, 透明土, 粒子图像测速技术, 模型试验

Abstract: Due to the difference in their longitudinal sections, foundation piles have significantly different shaft frictions and tip resistances under the vertical loading condition. Although the piles with a variable longitudinal section have extensively used in engineering, little research effort is made to investigating the failure modes of the surrounding soil or the end bearing soil under ultimate load. Based on transparent soil material and particle image velocimetry (PIV) technique, comparative model tests on the bearing capacities and the failure modes of belled wedge pile, tapered pile and uniform-section pile with an equivalent volume are carried out. The load-settlement curves of the pile top and the displacement field of the surrounding soil under different loads are measured; the failure modes under ultimate loading and the bearing capacities influenced by pile length are analyzed in details. The results show that the ultimate bearing capacity of a belled wedge pile is about 3.5 times that of the conventional tapered pile, and is approximately about 2.5 times that of the uniform-section pile under this model test condition; and the failure modes of soils around the pile tips of the variable longitudinal section piles are similar.

Key words: pile, limit bearing capacity, displacement field, transparent soil, PIV technique, model test

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[1] 宋义敏, 张 悦, 许海亮, 王亚飞, 贺志杰. 基于非均匀特征的岩石蠕滑与黏滑变形演化研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 363-371.
[2] 王国辉, 陈文化, 聂庆科, 陈军红, 范晖红, 张川, . 深厚淤泥质土中基坑开挖对基桩 影响的离心模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 399-407.
[3] 陈贺, 张玉芳, 张新民, 魏少伟, . 高压注浆钢花管微型桩抗滑特性 足尺模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 428-436.
[4] 邓涛, 林聪煜, 柳志鹏, 黄明, 陈文菁, . 大位移条件下水平受荷单桩的简明弹塑性计算方法[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 95-102.
[5] 雷华阳, 胡垚, 雷尚华, 祁子洋, 许英刚, . 增压式真空预压加固吹填超软土微观结构特征分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 32-40.
[6] 于一帆, 王平, 王会娟, 许书雅, 郭海涛, . 堆积层滑坡地震动力响应的物理模型试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 172-180.
[7] 王东坡, 陈政, 何思明, 陈克坚, 刘发明, 李明清, . 泥石流冲击桥墩动力相互作用物理模型试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3363-3372.
[8] 陈宇龙, 内村太郎, . 基于弹性波波速的降雨型滑坡预警系统[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3373-3386.
[9] 王钦科, 马建林, 陈文龙, 杨彦鑫, 胡中波, . 上覆土嵌岩扩底桩抗拔承载特性离心 模型试验及计算方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3405-3415.
[10] 卢谅, 石通辉, 杨东, . 置换减载与加筋复合处理方法对路基不 均匀沉降控制效果研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3474-3482.
[11] 杨文波, 邹涛, 涂玖林, 谷笑旭, 刘雨辰, 晏启祥, 何川. 高速列车振动荷载作用下马蹄形断面隧 道动力响应特性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3635-3644.
[12] 高广运, 谢伟, 陈娟, 赵宏, . 高铁运行引起的高架桥群桩基础地面振动衰减分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3197-3206.
[13] 方金城, 孔纲强, 陈斌, 车平, 彭怀风, 吕志祥, . 混凝土水化作用对群桩热力学特性影响现场试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2997-3003.
[14] 蔡雨, 徐林荣, 周德泉, 邓超, 冯晨曦, . 自平衡与传统静载试桩法模型试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3011-3018.
[15] 孙飞, 张志强, 易志伟. 正断层黏滑错动对地铁隧道结构影响 的模型试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3037-3044.
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[1] 向天兵,冯夏庭,陈炳瑞,江 权,张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[2] 张宜虎,周火明,邬爱清. 结构面网络模拟结果后处理研究[J]. , 2009, 30(9): 2855 -2861 .
[3] 闻世强,陈育民,丁选明,左威龙. 路堤下浆固碎石桩复合地基现场试验研究[J]. , 2010, 31(5): 1559 -1563 .
[4] 张常光,张庆贺,赵均海. 非饱和土抗剪强度及土压力统一解[J]. , 2010, 31(6): 1871 -1876 .
[5] 杨天鸿,陈仕阔,朱万成,刘洪磊,霍中刚,姜文忠. 煤层瓦斯卸压抽放动态过程的气-固耦合模型研究[J]. , 2010, 31(7): 2247 -2252 .
[6] 胡秀宏,伍法权. 岩体结构面间距的双参数负指数分布研究[J]. , 2009, 30(8): 2353 -2358 .
[7] 李卫超,熊巨华,杨 敏. 分层土中水泥土围护结构抗倾覆验算方法的改进[J]. , 2011, 32(8): 2435 -2440 .
[8] 张桂民 ,李银平 ,施锡林 ,杨春和 ,王李娟. 一种交互层状岩体模型材料制备方法及初步试验研究[J]. , 2011, 32(S2): 284 -289 .
[9] 王 伟 李小春 李 强 石 露 王 颖 白 冰. 小尺度原位瞬态压力脉冲渗透性测试系统及试验研究[J]. , 2011, 32(10): 3185 -3189 .
[10] 李术才 ,赵 岩 ,徐帮树 ,李利平 ,刘 钦 ,王育奎 . 海底隧道涌水量数值计算的渗透系数确定方法[J]. , 2012, 33(5): 1497 -1504 .