桩土接触面剪切性质室内单剪试验研究.pdfVIP

公路2008年8月第8期 HIGHWAY No．8 Aug．2008 文章编号：0451一0712(2008)08一0209一04 中图分类号：U414．18 文献标识码：A 桩一土接触面剪切性质室内单剪试验研究 杨丽君1，王 伟1，卢廷浩2 (1．绍兴文理学院土木工程系绍兴市312000；2．河海大学岩土工程研究所南京市210098) 摘要：土与混凝土桩的接触面力学行为随土的含水量变化。进行了17％、20％、24％共3组含水量的土与混凝 土桩接触面室内单剪试验，每组试验考虑5个法向应力。试验结果表明，在含水量一定时，接触面强度破坏仍遵循摩尔 一库仑破坏准则；接触面的抗剪强度、摩擦角随含水量的增大非线性单调减小，粘聚力则先增大后减小。随着含水量 和法向应力的增大，接触面的破坏位置逐渐由几何接触界面向土体内部过渡。法向应力较小时，含水量对接触面应力 应变曲线的初始段影响不大。试验结果可供相关工程数值分析参考。 关键词：桩．土接触面；单剪试验}抗剪强度≠破坏位置 公路桥梁的基础工程中，混凝土桩与桩周土的 实际工程中，土体经常是非饱和的且饱和度随 共同作用得到了广泛的重视，而桩一土接触面剪切 结构运行工况不断变化，主要表现为土体含水量的 性质则是桩一土共同作用的微观反映。由于土体与 变化。非饱和土是当今工程界研究的重点，并取得了 混凝土的刚度相差很大，对于土体与结构之间接触 较为丰硕的研究成果[口~1引。诸多研究结果表明，土 面的力学行为必须给予重视。接触面的基础材料，即 体的强度随含水量的增大逐渐减小，这直接引起土 土体与混凝土各自的力学性质决定着接触面的受力 与混凝土接触面的力学性质变化，且可能造成潜在 传递途径和作用机理。 的工程安全性的下降。考虑土体的含水量变化，进行 人们对土与混凝土接触面的研究取得了较为丰 土与混凝土接触面的单剪试验是十分必要的。 硕的成果。Potyondy[¨、Desai[2J、Frost[3】、殷宗本文通过3个含水量土体与混凝土桩接触面的 泽‘引、张明义[5|、胡黎明‘s3等通过直剪试验研究了土单剪试验，详细研究了桩一土接触面的抗剪强度、摩 与混凝土的接触面力学特性，提出了不同的接触面 擦角、粘聚力、破坏位置随含水量变化的规律。 模型，得出了一些有益的结论。接触面直剪试验虽然 简单易行，但存在诸多缺陷：(1)接触面积逐渐减小； l接触面单剪试验 1．1试验仪器 (2)假定土与结构的接触界面就是破坏面；(3)剪应 力通过上盒的位移施加，在整个剪切过程中，始终存 试验用单剪仪是在河海大学用动力单剪仪改装 在剪应力分布不均匀的问题。虽然人们对直剪试验 的，把原动力单剪仪的下盒换成预制混凝土板，模拟 进行了多方面改进，但以上缺陷仍然没有得到有效 混凝土桩，拆除其动力装置通过砝码直接施加剪应 地解决。试验研究表明[7’8]，接触界面的抗剪强度可 力，如图1。 能大于土体内部抗剪强度，真正的破坏面可能在土 同时，通过自制的环刀和钢盘把土样与混凝土板 体内部而不一定在接触界面上，要较为准确地确定 的接触面积由原来的直径为61．8mm的水平圆面加 接触面的力学行为，必须通过接触面单剪试验完成。 大至直径为88mm的水平圆面，剪切面积增大为原 基金项目：浙江省教育厅科研项目，项目编国家自然科学基金项目，项目编 收稿日期：2007一12—13 [2]梁志林，胡东．粉煤灰对水泥稳定级配碎石路面基层 (应用技