粉土中超孔隙水压力对桩基p-y曲线的影响

发布时间：2017-09-08 21:47

  本文关键词：粉土中超孔隙水压力对桩基p-y曲线的影响

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【摘要】：近年来,海上风力发电因为具有风速大且稳定、不占用宝贵的土地资源、建设周期短、运营成本低、对噪音的限制低等优点,许多拥有丰富海上风力资源的国家,海上风电项目发展迅速。单桩基础由于其自身优点,成为一种被海上风力发电机广泛应用的基础形式。而在进行基础设计时,p-y曲线法是一种便捷、实用的方法,因此针对不同性质、不同状态土体的p-y曲线研究具有重要意义。本文针对黄河三角洲地区粉质土,通过总结和借鉴国内外学者的研究成果,采用室内试验的方法展开研究。试验中,通过模拟波浪与敲击震动共同作用,使土体产生一定的超孔隙水压力,同时对模型桩进行水平加载试验,对试验土体进行十字板剪切试验和饱和度测试,最终得到不同孔隙水压力状态下沿深度分布的桩身弯矩、桩周土抗力与桩身水平位移,建立了相应的p-y曲线,并使用Lpile软件对所得p-y曲线进行了算例试算。本文的主要工作和得到成果如下：(1)土体填入水槽后,超孔隙水压力值在7天内迅速消散,至第15天时,孔隙水压力值降至静水压力值,达到稳定状态；泥面以下35cm深度处的孔压比在13000s内减小0.4左右,其消散速率大于65cm和75cm深度处,即浅层的超孔压比深层的消散快;在整个试验过程中,单纯对桩体的水平静力加载对土体内的孔隙水压力分布影响较小,可忽略不计。(2)水平加载试验完毕后,三组试验的最大弯矩值,都出现在泥面以下0.2m至0.3m之间,其最大弯矩值45N·m 32N·m和28 N·m对应的孔压比分别约为0、0.64和0.71,由此可以发现,超孔隙水压力造成的土体弱化使得桩身最大弯矩值随孔压比的增大而减小。(3)十字板剪切试验得到的土体抗剪强度随深度增加而增大,通过与土体饱和度不同的试验对比,若其他条件相同,土体抗剪强度随饱和度增大而减小。(4)本文尝试分析土抗力p的折减与孔压比的关系,定义出了折减系数C,发现在较浅深度范围(2B-5B,B为模型桩直径)内,C随深度的增加而变大,但受桩身水平位移的影响较小;在2B-8B深度范围内,孔压比在0.6至0.8之间变化时,对于任意研究深度,折减系数C具有统一趋势(随孔压比增大而减小),经拟合,该趋势的斜率在-0.48至-1.73之间,并基本呈现出随深度增加而减小的规律。(5)使用Lpile对三组试验所得p-y曲线进行了算例试算,发现随孔压比增大,桩身位移和弯矩最大值有不同程度的增大；土体内超孔隙水压力产生,土体强度降低,桩基变形增大,更容易发生失稳破坏,在进行桩基设计时,孔压是一个必须考虑的重要参数。
【关键词】：粉土 超孔隙水压力 p-y曲线 折减 单桩
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P75;TU473.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-10
• 1 绪论10-13
• 1.1 研究背景及研究意义10-12
• 1.2 本文主要工作12
• 1.3 本文主要创新点12-13
• 2 桩基p-y曲线研究综述13-21
• 2.1 国内外研究历史及现状13-19
• 2.1.1 p-y曲线研究进展13-14
• 2.1.2 可液化土p-y曲线折减方法研究进展14-18
• 2.1.3 可液化土p-y曲线孔压折减系数的研究18-19
• 2.2 小结19-21
• 3 粉土海床水平承载单桩模型试验21-40
• 3.1 试验思路21-22
• 3.2 试验装置概述22-29
• 3.2.1 水槽、模型桩和地基土23-25
• 3.2.2 水平加载系统和水平位移采集系统25-26
• 3.2.3 孔隙水压力采集系统和应变采集系统26-29
• 3.3 试验方案29-31
• 3.4 试验数据总结31-38
• 3.4.1 孔隙水压力31-33
• 3.4.2 桩身弯矩33-36
• 3.4.3 十字板剪切试验36-38
• 3.5 小结38-40
• 4 试验结果及分析40-59
• 4.1 拟合p-y曲线40-48
• 4.1.1 p-y曲线建立的原理40-46
• 4.1.2 试验p-y曲线46-48
• 4.2 饱和度对p-y曲线影响48-51
• 4.3 孔压比对p-y曲线影响51-56
• 4.4 算例分析56-58
• 4.5 小结58-59
• 5 结论与展望59-62
• 5.1 主要结论59-60
• 5.2 思考与展望60-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-67
• 个人简历67
• 发表的学术论文67

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本文编号：816515