季节性冻土区桩体抗冻拔性能试验研究.doc

季节性冻土区桩体抗冻拔性能试验研究在季节性冻土地区,桩体的冻拔破坏非常普遍。本文以中国铁路总公司科技研究开发计划重点项目“哈齐客运专线深季节冻土地区路基冻胀与融沉防治技术(2011G026-A)”为依托,通过现场调研,分析桩体产生冻拔现象的原因,结合高低温交变冻融循环试验箱自主设计了桩体抗冻拔性能测试试验装置,加工制作了锥角为0°、5°、7°、9°、11°,桩身材质为合金铝和木材的锥形桩体,并对试验所使用的土进行室内土工试验,测试土的基本物理力学参数。然后通过试验模拟季节性冻土区桩体的冻拔融沉现象,每个试样经历三次冻融循环,对试样内部温度的变化规律、桩体的位移变化规律进行分析,试验结束后测试试样的分层含水量,揭示在冻融循环过程中水分迁移的规律,从而为季节性冻土区桩体的设计提供参考,主要研究内容及研究成果包括。(1)经过实际测试,自主研发的试验装置能够满足试验要求。(2)在冻融循环过程中,试样内部温度场呈“余弦状”变化,土体的融化速率大于冻结速率,通过等温线图获得冻结深度随时间的变化曲线;土体的位移变化呈向下的“台阶状”分布,土体的融沉位移大于冻胀位移;试样上部含水量明显大于下部含水量。(3)桩体的冻拔位移与桩体的锥角、桩体密度有密切的关系。桩体的冻拔位移与桩体的锥角成反比,锥角越大,桩体的冻拔位移越小,桩体越稳定,当桩体的锥角能够克服切向冻胀力保持稳定时为最优锥角;桩体的冻拔位移与桩体密度成反比,密度越大,冻拔位移越小,只有当切向冻胀力大于桩体自重时,桩体才能产生冻拔位移。(4)桩体的冻拔位移与土体的含水量、冻融循环次数有较大的关系。桩体的冻拔位移与土体的含水量成正比,含水量越大,桩体的冻拔位移越大;桩体的冻拔位移随着冻融循环次数的增加而逐渐稳定。(5)通过对试验数据的整理推导出桩体的冻拔位移与桩体锥角、桩体密度、土体含水量及冻融循环次数之间的关系。