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退化多年冻土区桩基承载性能劣化特征及劣化模型研究

15、冰冻圈科学 > 专题8：冻土环境与冻土工程

现全球气候变暖已成为气候变化的主要特征，且冻土对大气温度升高的反馈效应极为敏感，使得冻土温度升高，减弱土体与桩侧表面的冻结力，降低桩基的承载性能，导致冻土区桩基工程病害问题日益突出。为探究因大气温度升高而导致冻土温度升高时，桩基承载性能劣化规律，本文基于桩基承载性能机理理论分析及室内模型试验的研究手段，分析因土体温度升高而使得冻土区活动层厚度增加至不同厚度时的桩侧阻力及极限承载力的变化情况。结果表明，在同一荷载作用下，不同活动层厚度的桩侧冻结力相交于约1/3桩长处；极限荷载时的桩侧冻结力峰值出现在桩侧土体温度最低处。随着活动层厚度的增加，桩侧冻结力不断减小且桩侧冻结力峰值由0.4m降低至0.65m，且桩基极限承载力由60kN降低至42kN。以等效冻结力作为评价桩基承载性能劣化的指标，定义桩基承载性能劣化变量 ，并基于极限平衡理论，建立考虑冻土区退化时桩基承载性能劣化的理论模型，同时结合桩基承载性能数值模拟的计算结果，进行桩基承载性能劣化模型的验证,得出桩基承载性能劣化变量 呈现先急速增长而后缓慢增长的变化趋势。建立的桩基承载性能劣化模型，可预测计算在大气温度升高下，冻土退化至某一活动层厚度时的桩基极限承载力，并其可作为桩基是否达到极限状态的评判依据。