黄土桩基试验数据分析

 

　　桩周土在浸水前其变形微乎其微，在很大的荷载作用下，其变形也可忽略，此时桩在浸水前其沉降变形也较小，即使在极限荷载作用下，其沉降也不大。而在浸水后，桩侧土有明显的沉降，虽然在浸水沉降过程中有所回弹，但最终还有较大沉降变形。同时无论在浸水前还是浸水后，桩周土沉降在桩周由于受桩侧正摩阻力的影响沉降量较小，而在稍远离桩周的地方，由于没有桩的正摩阻力影响，其沉降变形相对较大。

 

　　桩的沉降的大体趋势与桩侧土的沉降趋势相同，同样也有反弹，但最终仍有一定的沉降。在沉降过程中，桩沉降速度整体较桩侧土的沉降速度快，沉降量也较土的沉降量大；而在浸水后，由于桩侧黄土的湿陷性，部分黄土产生较大沉降变形，沉降变形较未浸水速度快了许多，使得桩产生一定的下拉力。在该部分黄土之下的其他层桩的沉降速度仍较其周围土快。

 

　　㈡浸水前后桩的沉降变形及其极限承载力分析

 

　　由上试验数据可知，桩在浸水前随着所加荷载的逐渐增大，桩的沉降变形也随之增大，而且随荷载等级而均匀增大，没有太明显的突变，即使当荷载达到9600kN时，桩的沉降仍然比较缓和，无突变，表明桩还没有达到其极限承载力。当然在极个别点有沉降反弹现象发生，可能是因温度的影响而产生的。所以说在未浸水前，35m桩的极限承载力大于芝川河特大桥的设计极限承载力8000kN。

 

　　桩在浸水后随着所加荷载的逐渐增大，桩的沉降变形同样也随之增大，然而当荷载达到8000kN时，桩发生沉降明显，有很大的突变，说明此时桩已经达到其极限状态。故其浸水前后极限承载力差异明显，前者远大于后者；而在相同的荷载作用下，浸水前桩的沉降远小于浸水后的沉降，这说明桩周浸水引起桩侧的湿陷性黄土发生湿陷，抗剪强度降低，严重影响到桩的承载力。同时我们还可以推测不仅仅是桩的抗剪强度降低引起桩的沉降变形增大，还应有黄土湿陷对桩产生负摩阻力的作用，不过，不能简单通过桩的沉降变形来确定桩的负摩阻力，而要通过桩的轴力及桩的侧摩阻力随深度的变化来确定其负摩阻的大小。

 

　　㈢浸水前后桩的轴力变化分析

 

　　由表中数据可知，浸水前随着荷载的增大，桩的轴力逐渐增大；对同一荷载等级，随着桩的埋深变大，桩的轴力逐渐减小。在桩底，桩的轴力正好等于桩底支承力，很符合桩的力学平衡条件。而且在桩顶承载力的传递过程中，荷载较小时，荷载主要由桩侧摩阻力来承担，即使当荷载达到最大8000kN，仍然有90℅以上的承载力由桩侧土与桩之间的正摩阻力来承担，剩下小部分由桩端阻力来承受。也说明在该地区桩顶承载力主要由桩侧的正摩阻力来抵消，因此大部分设计以摩擦型桩为主。

 

　　在浸水后随着荷载的增大，桩的轴力的也逐渐增大；对于同一级荷载，随着桩的埋深的变大，桩的轴力总体趋势是逐渐减小，然而在荷载等级较低时，桩的轴力在距桩顶3m左右的范围内有所增大，随着荷载的增大，轴力增加量逐渐减小，而且产生轴力增加的范围也逐渐缩小，通过轴力与桩侧摩阻力之间的关系我们可知此时桩侧摩阻力方向向下，与桩顶荷载方向相同。这种现象的产生也正是我们要考虑的湿陷性黄土浸水后因湿陷所产生的桩的负摩阻力。根据这个负摩阻力影响的范围只有3m左右，可定量地分析该地区负摩阻力的影响相对正摩阻力及桩端阻力比较小。

 

　　㈣浸水前后桩侧摩阻力的变化分析

 

　　为更直观地表现出黄土地区桩的负摩阻力的影响，根据试验列出桩的侧摩阻力数据。很显然在浸水前桩的侧摩阻力均为正值，即侧摩阻力均用来承担来自桩顶的荷载。对同一级荷载，随着埋深的增加，桩侧摩阻力逐渐减小；随着荷载的增加，同一埋深处桩的侧摩阻力逐渐增大直至桩顶荷载达到设计的极限荷载。当加载至最大9600kN时，桩26m以上大部分土层达极限值，而26m以下则仍未达极限值。桩侧土层达极限状态侧阻力值在29.75～99.87kPa之间，未达极限状态的侧阻力值最大达177.12kPa。

 

　　在浸水后，桩侧明显出现负摩阻力，其分布范围大都在距桩顶3m左右的范围内，负摩阻力值在-2.18～-38.82kPa之间变化，正极限摩阻力在29.39～86.7kPa之间，浸水后因负摩阻力的作用，桩侧所承受来自顶端的荷载相对减小，故桩端阻力相对增大，也说明该桩在浸水后所能承受的最大荷载也降低，即极限承载力减小。

 

　　综上所述，浸水前后因桩侧有无黄土湿陷对轴力、端阻力、侧阻力均有明显影响。浸水前桩的轴力逐渐减小，端阻力也较小，荷载较小时甚至就没有端阻力，桩侧摩阻力均为正值，而且桩侧土的抗剪强度也较高，桩所能承受的最大荷载较大；而浸水后，桩的轴力在距桩顶较近的范围内明显增大，桩的侧摩阻力在相应段内出现负摩阻力。桩侧的抗剪强度降低，桩的极限承载力也减小。