全球气温变暖,冻土的上限下移使得桩周土体融沉量改变进而引起桩侧负摩阻力的变化,最终影响桩基长期服役性能。为了研究大气温度升高对冻土区桩侧负摩阻力的影响,基于查拉坪大桥16号桩实际地勘资料,考虑大气温度升高预测10、30、50、70年后桩侧土体温度场变化,并基于预测的温度场开展室内模型试验,研究当年、10、30、50、70年后冻土桩桩侧负摩阻力的变化规律。试验得到冻土桩桩侧负摩阻力在10年、30年、70年分别为5.2 kPa、2.4k Pa、2.0 kPa。分析认为,在当年工况到10年后工况过渡的阶段,由于桩体和大气温度的共同作用,桩侧冻结力明显减小,桩侧产生较大的负摩阻力;随着年份的增加,较深处地温的降低使得桩侧冻结力明显增加,因此桩侧负摩阻力逐渐减小。
在工程建设项目实施过程中,由于多年冻土地表覆盖条件被建(构)筑物破坏,改变了土体的热平衡状态,多年冻土退化,冻土上限将下移,季节融化层的融沉固结使桩基负摩擦力增大,因此,研究冻土融化后负摩阻力对桩基承载力的影响更具有工程实用价值。该文通过室内试验,研究土体在融化过程中融沉量的变化,土体融沉量与温度之间的关系,获得季节融化层负摩阻力与含水量之间的关系,为指导冻土地区桩基础设计和施工提供有力的技术支持和理论依据。
通过多年冻土区桩基承载力现场试验,考虑房屋的正常使用和建筑采暖影响多年冻土融沉降,桩基础的承载力设计值应与地基土层的负摩阻力进行校正,试验结果对多年冻土地区建筑地基基础施工有一定的实用价值和意义,特别是对工程项目有很大的应用价值。
在太阳辐射热的条件下,考虑冻土工程性质的变化,进行室内冻土与混凝土圆柱间负摩擦力试验,分析负摩擦力fn与土融沉量S变化关系fn=f(S),分析不同含水量条件下负摩擦力fn与土融沉量S的时程关系曲线及两者变化关系和含水量对负摩擦力fn、融沉量S的影响。计算活动层的融沉及负摩擦力的发展对桩基承载力衰减影响,即夏季冻土融化时,正融土中桩的承载能力衰减了8%左右。