冻土区桩基室内试验研究成果

（1）模型桩P-S曲线变化分析。

根据三种工况下的桩基静载试验结果，结合其不同荷载对应下的桩体荷载-沉降曲线，分析考虑大气温度升高下模型桩P-S曲线变化规律，如图6.19所示。

图6.19　不同工况下的桩基荷载-沉降曲线(www.xing528.com)

由图6.19可知，随着桩顶荷载的增大，三根模型桩均出现一定程度的沉降，在加载过程中观察其沉降变化，当桩顶出现“陡降”趋势时，认为此时对应的桩顶荷载即为模型桩的极限承载力，根据图中三根桩的P-S曲线可以看出：桩周土融深13 cm、23 cm、47 cm时，这三种状态下模型桩的极限承载力分别为62kN、56kN和42kN，对应的桩顶沉降量分别为7.89mm、7.66cm和5.88cm。分析上述现象产生的原因：当桩周土体融深13 cm时，在桩顶荷载作用下，其桩侧摩阻力主要由冻结力提供，因此要大于一般融土中的桩侧摩阻力，随着桩周土体的继续融化，桩土冻结力有所下降，桩侧阻力减小，使桩体极限承载力也相应减小。在相同荷载作用下，因桩周土融深为13cm时，桩侧摩阻力最大，桩顶位移最小，故随着荷载的增加，该工况下桩体发生“陡降”现象的时间较晚，累积位移最大。在桩周土体不断融化的过程中，模型桩在相同桩顶荷载作用下的桩顶位移开始逐渐增大，“陡降”阶段不断提前，致使累积位移减小。

根据各个模型桩的P-S曲线，得出桩周土融深13cm、23cm、47cm这三种状态下模型桩的极限承载力分别为62kN、56kN和42kN，将其转化为大气温度升高下的时间效应，即当年、50年、70年后的模型桩基承载力为62kN、56kN、42kN。可以看出随着大气温度的升高，多年冻土区桩基承载力在长时间跨度内呈减小趋势，即在50年后桩基承载力下降9%，在70年后承载力下降32%，这一预测值可以为冻土区桩基设计提供参考，即在进行冻土区桩基设计时应充分考虑大气温度升高对于桩基在长时间跨度下的影响，并据此提高安全系数，保证桩基在设计使用年限内的安全使用。