以深季节冻土地区越冬深基坑为研究对象,采用物理模型试验方法,研究了深基坑在冻融过程中的冻胀力的变化特征.结果表明:深基坑在冻结过程中,冻结深度和冻胀力均随着时间的增加而增大,但不同深度处的水平冻胀力增长幅度差异明显.在冻结结束后的融化阶段,基坑底部的冻胀力仍保持增大趋势,而基坑上部的冻胀力先小幅的增大,随后缓慢的减小.基坑在冻结阶段中沿桩底部至顶部,冻胀力经历了减小-增大-减小的阶段,冻结过程中,基坑底部位置冻胀力急速增加,试验测得冻胀力达到了42kPa,对应基坑原型后为840kPa,远大于《冻土地区建筑地基基础设计规范》JGJ 118—2011中挡土墙水平冻胀力设计值,甚至达到现行规范给定设计土压力的4倍.
本文通过分析冻胀对基础结构产生的力学效应,包括水平冻胀力、切向冻胀力和法向冻胀力,提出了相关防治措施,并给出相关建议,为相关工作人员提供借鉴。
根据近年来冻土力学、冻土物理学等研究成果,简述了季节冻土区挡土墙构筑物冻害防治技术的主内容,包括:挡土墙冻胀破坏的形式,挡土墙冻害产生的原因,挡土墙抗冻结构计算方法,抗冻胀设计参数的确定,挡土墙抗冻技术措施等,可供工程设计人员参考。
润扬长江公路大桥南汊悬索桥南锚碇基坑深29 m,平面尺寸为69 m×51 m,采用排桩冻土墙围护结构,为解决该结构设计中冻胀力取值难题,进行深基坑排桩冻土墙围护结构冻胀力物模试验研究。首先根据相似理论,推导模拟试验的相似准则;然后,进行模型设计和制作;最后,通过模拟试验,首次得到没有卸压孔时,排桩所受水平冻胀力为0.238 MPa,当在冻土墙外侧施工卸压孔时,排桩所受的水平冻胀力平均值为0.133 MPa。并给出了随着基坑开挖的卸压作用,桩上受到的水平冻胀力呈现减小趋势,最大衰减率达40%。从而为这种新型围护结构的工程应用提供设计依据。
在分析深基坑排桩冻土墙围护结构的冻胀力产生机理的基础上,提出采用卸压孔法来减小水平冻胀力。通过数值模拟,得到了有、无卸压孔条件下排桩所受水平冻胀力的具体数值,同时,给出了水平冻胀力与冻土墙厚度的变化关系,从而为这种新型围护结构的工程应用提供了设计依据。结果表明,施工卸压孔可使排桩所受的水平冻胀力明显减小。
