凍融與堆載耦合作用下群樁負(fù)摩阻力的數(shù)值解析與工程應(yīng)用一、引言1.1研究背景與意義在現(xiàn)代工程建設(shè)中，樁基礎(chǔ)作為一種常見且重要的基礎(chǔ)形式，被廣泛應(yīng)用于各類建筑、橋梁、港口等工程項(xiàng)目中。群樁基礎(chǔ)由于其能夠有效地提高地基承載力、減少基礎(chǔ)沉降，在地質(zhì)條件復(fù)雜或上部荷載較大的情況下發(fā)揮著不可替代的作用。例如，在高層建筑中，群樁基礎(chǔ)能夠?qū)⒕薮蟮纳喜拷Y(jié)構(gòu)荷載均勻地傳遞到深層地基中，確保建筑物的穩(wěn)定性；在橋梁工程里，群樁基礎(chǔ)可以承受橋梁自重、車輛荷載以及各種自然力的作用，保障橋梁的安全運(yùn)營(yíng)。樁側(cè)負(fù)摩阻力是樁基礎(chǔ)工程中一個(gè)關(guān)鍵的力學(xué)現(xiàn)象，當(dāng)樁周土體的沉降大于樁身的沉降時(shí)，樁周土?xí)?duì)樁身產(chǎn)生向下的摩擦力，即負(fù)摩阻力。負(fù)摩阻力的存在會(huì)增加樁身的額外荷載，降低樁基的承載能力，甚至可能導(dǎo)致樁基礎(chǔ)的破壞，進(jìn)而威脅整個(gè)工程結(jié)構(gòu)的安全。因此，準(zhǔn)確研究和掌握樁側(cè)負(fù)摩阻力的特性及規(guī)律，對(duì)于樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工具有至關(guān)重要的意義。在實(shí)際工程環(huán)境中，群樁常常會(huì)面臨各種復(fù)雜的工況條件。凍融循環(huán)是寒冷地區(qū)特有的一種自然現(xiàn)象，土體在凍結(jié)過(guò)程中，由于水分的凍結(jié)膨脹會(huì)對(duì)樁體產(chǎn)生向上的凍脹力；而在融化階段，土體的強(qiáng)度降低和體積收縮又會(huì)使樁周土產(chǎn)生向下的位移，從而引發(fā)或加劇樁側(cè)負(fù)摩阻力。堆載作用也是常見的工況之一，例如在建筑物周邊進(jìn)行填土作業(yè)、在橋梁引道處設(shè)置路堤等，都會(huì)使樁周土體受到額外的荷載，導(dǎo)致土體產(chǎn)生沉降，進(jìn)而產(chǎn)生負(fù)摩阻力。盡管目前針對(duì)群樁負(fù)摩阻力已經(jīng)開展了一定的研究工作，但在凍融及堆載等復(fù)雜工況條件下，相關(guān)研究仍存在諸多空白和不足?，F(xiàn)有的研究大多集中在單一因素對(duì)群樁負(fù)摩阻力的影響，而對(duì)于凍融和堆載共同作用下的情況，缺乏系統(tǒng)深入的研究。這使得在實(shí)際工程設(shè)計(jì)和施工中，難以準(zhǔn)確評(píng)估群樁在這些復(fù)雜工況下的受力性能和承載能力，無(wú)法為工程提供可靠的理論依據(jù)和技術(shù)支持。本研究聚焦于凍融及堆載條件下群樁負(fù)摩阻力的數(shù)值分析，具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。從理論層面來(lái)看，通過(guò)深入研究?jī)鋈诩岸演d對(duì)群樁負(fù)摩阻力的影響機(jī)制和規(guī)律，可以進(jìn)一步完善樁基礎(chǔ)力學(xué)理論體系，填補(bǔ)在復(fù)雜工況下群樁負(fù)摩阻力研究的空白，為后續(xù)相關(guān)研究提供重要的參考和借鑒。從實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā)，本研究的成果能夠?yàn)楹涞貐^(qū)以及存在堆載情況的工程中的群樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工提供科學(xué)準(zhǔn)確的指導(dǎo)意見。例如，在設(shè)計(jì)階段，可以根據(jù)研究結(jié)果合理確定樁的長(zhǎng)度、直徑、間距等參數(shù)，優(yōu)化樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方案，提高樁基的承載能力和穩(wěn)定性；在施工過(guò)程中，能夠依據(jù)研究結(jié)論制定相應(yīng)的施工措施，如控制填土速率、采取保溫隔熱措施等，有效減小負(fù)摩阻力對(duì)群樁的不利影響，保障工程質(zhì)量和安全，降低工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀樁側(cè)負(fù)摩阻力作為樁基礎(chǔ)研究中的重要課題，一直受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。在國(guó)外，早在20世紀(jì)30年代，學(xué)術(shù)界就針對(duì)樁基負(fù)摩阻力引發(fā)的安全事故問(wèn)題展開了一系列探究。1969年，Poulos應(yīng)用鏡像單元處理獲得了適用于端承樁的單樁負(fù)摩阻力彈性理論解，為后續(xù)研究奠定了理論基礎(chǔ)。1972年，Davis根據(jù)太沙基一維固結(jié)理論結(jié)合彈性理論推導(dǎo)出單樁負(fù)摩阻力與時(shí)間的關(guān)系，進(jìn)一步深化了對(duì)負(fù)摩阻力時(shí)間效應(yīng)的認(rèn)識(shí)。1982年，Shibata通過(guò)室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)得出樁基負(fù)摩阻力形成過(guò)程存在顯著的時(shí)間效應(yīng)，并推導(dǎo)出關(guān)于群樁效應(yīng)及孔隙水壓力估測(cè)的經(jīng)驗(yàn)公式，使得對(duì)群樁負(fù)摩阻力的研究更加深入。1984年，F(xiàn)elleniust在樁基負(fù)摩阻力和沉降分析中發(fā)現(xiàn)，很小的樁土相對(duì)位移都可以形成一定的負(fù)摩阻力，強(qiáng)調(diào)了在樁基設(shè)計(jì)中考慮負(fù)摩阻力影響的重要性。1990年，Chow將彈性理論推廣到群樁的負(fù)摩阻力分析中，用剛性梁?jiǎn)卧M剛性樁承臺(tái)，采用歸一化分析樁基負(fù)摩阻力與樁頂沉降之間的關(guān)系，為群樁負(fù)摩阻力的分析提供了新的方法。1993年，Lee提出了采用簡(jiǎn)化雙曲線模型模擬土體應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系，以及樁基之間相互作用結(jié)合彈性理論和傳遞函數(shù)的混合法，豐富了研究手段。1998年，他利用離心試驗(yàn)對(duì)模型樁進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，得出了土體內(nèi)摩擦角的大小相對(duì)于其他參數(shù)對(duì)樁側(cè)負(fù)摩阻力值影響更為顯著的結(jié)論。在國(guó)內(nèi)，對(duì)樁基負(fù)摩阻力的研究起步于20世紀(jì)八十年代。2005年，律文田針對(duì)軟土地區(qū)的樁基負(fù)摩阻力進(jìn)行了深入分析，研究表明在施工階段和使用期后填土對(duì)樁基承載力均有一定影響，樁側(cè)摩阻力沿樁基深度呈非線性變化，揭示了軟土地區(qū)樁基負(fù)摩阻力的特性。2006年，孫軍杰針對(duì)樁基負(fù)摩阻力主要因素、形成實(shí)質(zhì)及動(dòng)力來(lái)源進(jìn)行了深入分析，認(rèn)為樁周沉降土體減小的重力勢(shì)能及抗剪強(qiáng)度是決定因素，從力學(xué)本質(zhì)上對(duì)負(fù)摩阻力進(jìn)行了探討。2009年，孔綱強(qiáng)對(duì)飽和黏土傾斜群樁在樁頂荷載和地面堆載共同作用下的固結(jié)沉降進(jìn)行模型試驗(yàn)，結(jié)果表明，負(fù)摩阻力隨著固結(jié)時(shí)間的增加漸漸發(fā)展，最終趨于穩(wěn)定，明確表現(xiàn)出負(fù)摩阻力的時(shí)間效應(yīng)；且當(dāng)樁-土相對(duì)位移為2mm時(shí)，樁側(cè)負(fù)摩阻力可達(dá)到最大值的80～90%左右。此后他又用FLAC3D對(duì)群樁進(jìn)行了建模計(jì)算，與模型試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)實(shí)測(cè)資料結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，研究表明加載速率逐漸減小的過(guò)程中，樁身下拽力和樁頂下拽位移也在逐步減小且最終趨于穩(wěn)定；并且對(duì)比了在分級(jí)加載和直接加載作用下的樁身下拽力值，前者相比后者略小，隨著荷載等級(jí)的增大，兩者差異逐漸變少并最終趨于一致。在群樁負(fù)摩阻力特性研究方面，近年來(lái)綜合應(yīng)用物理模型試驗(yàn)、數(shù)值模型和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等多種研究方法，取得了一系列成果。物理模型試驗(yàn)通過(guò)對(duì)“代表”地面及群樁荷載響應(yīng)的測(cè)試，可以獲取群樁負(fù)摩阻力等相關(guān)參數(shù)，研究者們通過(guò)大量的物理模型試驗(yàn)得出了一系列與群樁負(fù)摩阻力特性相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)公式，例如林格爾福公式、霍布曼公式等。數(shù)值模型也成為了研究群樁負(fù)摩阻力特性的有效途徑，有限元模型是目前數(shù)值模擬的主要方法之一，該方法將群樁及其周圍土體劃分為離散的有限元單元，并通過(guò)建立適當(dāng)?shù)哪Ｐ蛥?shù)及邊界條件，計(jì)算各個(gè)變量之間的相互作用關(guān)系，從而獲得土體在時(shí)間和空間上相關(guān)特征參數(shù)的變化情況。有限元模擬方法可以在不同條件下考慮各種因素的影響，如群樁間距、荷載大小和類型、土質(zhì)性質(zhì)、堆載荷載等。通過(guò)對(duì)群樁產(chǎn)生的負(fù)摩阻力進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，如豎向荷載試驗(yàn)、橫向荷載試驗(yàn)和回落試驗(yàn)等，可以有效地驗(yàn)證通過(guò)物理模型試驗(yàn)所得到的參數(shù)值的準(zhǔn)確性，其中豎向荷載試驗(yàn)是最常用的方法，可通過(guò)測(cè)量位移和應(yīng)力數(shù)據(jù)，獲得群樁產(chǎn)生的負(fù)摩阻力等相關(guān)參數(shù)。關(guān)于凍融對(duì)群樁負(fù)摩阻力的影響，ZhangJ等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)評(píng)估了季節(jié)性凍土中單樁的熱致負(fù)摩阻力，考慮了土層的溫度變化、含水量變化等因素對(duì)負(fù)摩阻力的影響。然而，目前對(duì)于凍融循環(huán)過(guò)程中，土體的復(fù)雜物理力學(xué)變化對(duì)群樁負(fù)摩阻力的影響機(jī)制，尚未形成全面系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。在堆載對(duì)群樁負(fù)摩阻力的作用研究中，已有研究利用有限元模擬分析了堆載荷載大小和類型對(duì)群樁負(fù)摩阻力的影響，但對(duì)于堆載速率、加載方式等因素與群樁負(fù)摩阻力之間的定量關(guān)系，研究還不夠深入?？傮w而言，雖然目前在群樁負(fù)摩阻力以及凍融、堆載對(duì)其影響方面已經(jīng)取得了一定的研究成果，但仍存在諸多不足?，F(xiàn)有研究大多集中在單一因素對(duì)群樁負(fù)摩阻力的影響，對(duì)于凍融和堆載共同作用下群樁負(fù)摩阻力的研究還非常有限，缺乏系統(tǒng)深入的分析。而且，在研究方法上，數(shù)值模擬中模型參數(shù)的選取和驗(yàn)證還存在一定的主觀性和不確定性，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)受到場(chǎng)地條件、試驗(yàn)成本等因素的限制，導(dǎo)致研究成果的普適性和可靠性有待進(jìn)一步提高。本文將針對(duì)這些不足，采用數(shù)值分析方法，深入研究?jī)鋈诩岸演d條件下群樁負(fù)摩阻力的變化規(guī)律，探究不同工況下負(fù)摩阻力變化的特點(diǎn)，以期為實(shí)際工程提供更具參考價(jià)值的依據(jù)。1.3研究?jī)?nèi)容與方法本文旨在深入研究?jī)鋈诩岸演d條件下群樁負(fù)摩阻力的特性，具體研究?jī)?nèi)容如下：建立數(shù)值模型：整合土體、群樁、外部荷載等因素，構(gòu)建凍融及堆載條件下的群樁負(fù)摩阻力數(shù)值分析模型。利用有限元分析軟件，如ANSYS、ABAQUS等，將群樁及其周圍土體劃分為離散的有限元單元，建立合理的模型參數(shù)及邊界條件，模擬樁土相互作用和荷載傳遞過(guò)程，為后續(xù)的數(shù)值計(jì)算提供基礎(chǔ)。分析基礎(chǔ)土層的特性：對(duì)基礎(chǔ)土層的性質(zhì)和特性進(jìn)行深入分析，包括土層的含水量、溫度、壓縮模量、承載力等參數(shù)。這些參數(shù)將直接影響到群樁的負(fù)摩阻力，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試以及相關(guān)文獻(xiàn)資料，獲取準(zhǔn)確的土層參數(shù)，為數(shù)值模擬提供可靠的數(shù)據(jù)支持?？紤]凍融影響：分析凍融對(duì)群樁負(fù)摩阻力的影響，考慮土層的溫度變化、含水量變化等因素，并對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬。研究土體在凍結(jié)和融化過(guò)程中的物理力學(xué)性質(zhì)變化，如土體的膨脹、收縮、強(qiáng)度降低等，以及這些變化對(duì)群樁負(fù)摩阻力的影響規(guī)律?？紤]堆載影響：對(duì)堆載條件下的群樁進(jìn)行數(shù)值模擬，分析不同工程條件下的負(fù)摩阻力變化規(guī)律。研究堆載荷載大小、加載速率、加載方式等因素對(duì)群樁負(fù)摩阻力的影響，探討堆載作用下群樁負(fù)摩阻力的發(fā)展過(guò)程和分布特點(diǎn)。結(jié)果分析與討論：根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果，對(duì)不同凍融和荷載條件下的負(fù)摩阻力進(jìn)行分析，包括其大小、分布、影響因素等。探究不同工程條件下負(fù)摩阻力變化的特點(diǎn)，以及凍融、堆載等因素對(duì)群樁負(fù)摩阻力的影響，總結(jié)出群樁在凍融及堆載條件下負(fù)摩阻力的變化規(guī)律，為實(shí)際工程提供參考依據(jù)。本文主要采用數(shù)值模擬和案例分析相結(jié)合的研究方法：數(shù)值模擬：利用有限元軟件建立群樁在凍融及堆載條件下的數(shù)值模型，通過(guò)模擬不同工況，分析群樁負(fù)摩阻力的變化規(guī)律。這種方法可以方便地控制各種參數(shù)，模擬實(shí)際工程中難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜條件，且成本較低、效率較高。在數(shù)值模擬過(guò)程中，對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)整，確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。案例分析：收集實(shí)際工程中群樁在凍融及堆載條件下的案例，對(duì)其進(jìn)行分析和研究，將數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)際案例進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，進(jìn)一步完善研究成果，提高研究的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。二、相關(guān)理論基礎(chǔ)2.1群樁基礎(chǔ)概述群樁是指由兩根及兩根以上的樁組成的樁基礎(chǔ)。它主要由樁身、承臺(tái)以及樁周土體構(gòu)成。樁身是群樁基礎(chǔ)中深入地基土中的豎向構(gòu)件，通常采用鋼筋混凝土、鋼等材料制成，其作用是將上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載傳遞到地基深處。承臺(tái)則是連接樁頂與上部結(jié)構(gòu)的水平構(gòu)件，一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，它將各根樁的頂部連接在一起，使群樁能夠共同承受上部結(jié)構(gòu)的荷載，并將荷載均勻地分配到各根樁上。樁周土體是群樁基礎(chǔ)的重要組成部分，它與樁身相互作用，提供樁的側(cè)摩阻力和端阻力，對(duì)群樁的承載性能有著重要影響。群樁的工作原理基于樁土相互作用。當(dāng)上部結(jié)構(gòu)的荷載通過(guò)承臺(tái)傳遞到樁頂時(shí)，樁身會(huì)發(fā)生向下的位移，從而使樁周土體產(chǎn)生剪切變形。樁周土體對(duì)樁身產(chǎn)生向上的摩擦力，即樁側(cè)摩阻力，同時(shí)樁端土體也會(huì)對(duì)樁身產(chǎn)生向上的支撐力，即樁端阻力。樁側(cè)摩阻力和樁端阻力共同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)的荷載，將其傳遞到地基深處，從而保證上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。群樁與單樁在承載特性上存在顯著差異。在單樁情況下，樁的承載能力主要取決于樁自身的材料強(qiáng)度、樁徑、樁長(zhǎng)以及樁周和樁端土體的性質(zhì)。單樁所承受的荷載直接由該樁傳遞到地基，其受力情況相對(duì)簡(jiǎn)單。而群樁基礎(chǔ)中，由于樁與樁之間的相互影響，使得群樁的承載特性變得更為復(fù)雜。群樁效應(yīng)是群樁承載特性區(qū)別于單樁的關(guān)鍵因素，它是指群樁基礎(chǔ)受豎向荷載后，由于承臺(tái)、樁、土的相互作用，使其樁側(cè)阻力、樁端阻力、沉降等性狀發(fā)生變化而與單樁明顯不同，承載力往往不等于各單樁承載力之和的現(xiàn)象。例如，在摩擦型群樁中，由于樁間土的應(yīng)力疊加，使得樁間土的壓縮變形增大，從而導(dǎo)致群樁的沉降量大于單樁的沉降量；同時(shí)，樁間土的側(cè)摩阻力也會(huì)因?yàn)閼?yīng)力疊加而有所降低，使得群樁的整體承載能力小于各單樁承載能力之和。而在端承型群樁中，雖然樁端持力層較硬，樁端阻力受群樁效應(yīng)的影響相對(duì)較小，但樁側(cè)摩阻力同樣會(huì)受到一定程度的影響，導(dǎo)致群樁的承載特性與單樁不同。此外，群樁基礎(chǔ)的布置形式、樁間距、樁長(zhǎng)等因素也會(huì)對(duì)其承載特性產(chǎn)生重要影響。合理的群樁布置形式和樁間距可以有效地減小群樁效應(yīng)的不利影響，提高群樁的承載能力和穩(wěn)定性。例如，增大樁間距可以減小樁間土的應(yīng)力疊加，從而降低群樁的沉降量，提高樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮程度。樁長(zhǎng)的選擇則需要根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的荷載大小、地基土的性質(zhì)等因素綜合考慮，以確保樁能夠?qū)⒑奢d有效地傳遞到合適的持力層。2.2負(fù)摩阻力基本理論負(fù)摩阻力是指樁周土由于自重固結(jié)、濕陷、地面荷載作用等原因而產(chǎn)生大于基樁的沉降所引起的對(duì)樁表面的向下摩阻力。其產(chǎn)生原因主要有以下幾個(gè)方面：一是樁周土體的自重固結(jié)，在軟土地區(qū)，當(dāng)樁穿越新近沉積的欠固結(jié)土層時(shí)，這些土層在自身重力作用下會(huì)逐漸固結(jié)沉降，而樁的沉降相對(duì)較小，從而導(dǎo)致樁周土對(duì)樁身產(chǎn)生向下的負(fù)摩阻力；二是地面超載，如在建筑物周邊進(jìn)行大面積填土、堆載等作業(yè)，會(huì)使樁周土體受到額外的荷載，進(jìn)而引起土體沉降，產(chǎn)生負(fù)摩阻力；三是地下水位降低，當(dāng)?shù)叵滤幌陆禃r(shí)，樁周土體的有效應(yīng)力增加，導(dǎo)致土體發(fā)生壓縮變形，引起沉降，產(chǎn)生負(fù)摩阻力；四是可壓縮性土經(jīng)受持續(xù)荷載，長(zhǎng)期的荷載作用會(huì)使土體逐漸壓縮，產(chǎn)生沉降，進(jìn)而引發(fā)負(fù)摩阻力。負(fù)摩阻力的形成過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程。在樁基礎(chǔ)施工完成初期，樁周土與樁身之間的相對(duì)位移較小，負(fù)摩阻力也較小。隨著時(shí)間的推移，由于上述各種因素的影響，樁周土體開始逐漸沉降，樁土之間的相對(duì)位移逐漸增大，負(fù)摩阻力也隨之逐漸增大。當(dāng)樁周土的沉降達(dá)到一定程度后，負(fù)摩阻力會(huì)達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值。在負(fù)摩阻力的研究中，中性點(diǎn)是一個(gè)重要的概念。中性點(diǎn)是指樁土相對(duì)位移為零的點(diǎn)，也是正、負(fù)摩阻力的分界點(diǎn)。在中性點(diǎn)以上，樁周土的沉降大于樁身的沉降，樁周土對(duì)樁身產(chǎn)生向下的負(fù)摩阻力；在中性點(diǎn)以下，樁身的沉降大于樁周土的沉降，樁周土對(duì)樁身產(chǎn)生向上的正摩阻力。中性點(diǎn)的位置并非固定不變，它受到多種因素的影響。樁周土和樁端土的性質(zhì)是影響中性點(diǎn)位置的關(guān)鍵因素，當(dāng)樁周土的壓縮性較大、樁端土的剛度較大時(shí)，中性點(diǎn)的位置會(huì)相對(duì)較高；反之，中性點(diǎn)的位置會(huì)相對(duì)較低。樁的長(zhǎng)徑比也會(huì)對(duì)中性點(diǎn)位置產(chǎn)生影響，一般來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)徑比較大的樁，中性點(diǎn)位置相對(duì)較高。此外，地面荷載的大小和分布、地下水位的變化等因素也會(huì)在一定程度上影響中性點(diǎn)的位置。確定中性點(diǎn)位置的方法有多種。在理論計(jì)算方面，常用的方法是基于有效應(yīng)力原理進(jìn)行推導(dǎo)。例如，根據(jù)太沙基一維固結(jié)理論和彈性理論，可以建立樁土相互作用的力學(xué)模型，通過(guò)求解該模型來(lái)確定中性點(diǎn)的位置。在實(shí)際工程中，也可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來(lái)確定中性點(diǎn)位置，如在樁身不同深度處埋設(shè)應(yīng)變片或位移計(jì)，測(cè)量樁身的應(yīng)變和位移，從而確定樁土相對(duì)位移為零的位置，即中性點(diǎn)位置。還可以結(jié)合數(shù)值模擬方法，利用有限元軟件對(duì)樁土體系進(jìn)行建模分析，模擬不同工況下樁土的變形和受力情況，進(jìn)而確定中性點(diǎn)的位置。2.3凍融作用對(duì)土體及樁基的影響機(jī)制凍融作用對(duì)土體物理力學(xué)性質(zhì)的影響機(jī)制較為復(fù)雜，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。在孔隙結(jié)構(gòu)方面，土體在凍結(jié)過(guò)程中，孔隙中的水分會(huì)結(jié)冰膨脹，導(dǎo)致土體孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化。研究表明，當(dāng)土體中的水分凍結(jié)成冰時(shí)，冰晶體的體積比水的體積增大約9%，這會(huì)對(duì)土體孔隙產(chǎn)生擠壓作用，使部分孔隙被冰晶體填充，原本細(xì)小的孔隙可能會(huì)被拓寬或連通，從而改變了土體的孔隙分布。例如，對(duì)于粘性土，凍結(jié)過(guò)程中冰晶體的生長(zhǎng)會(huì)破壞土體原有的顆粒排列結(jié)構(gòu)，使孔隙變得更加不均勻；而對(duì)于砂土，雖然顆粒間的相對(duì)位置變化較小，但孔隙中的冰填充也會(huì)改變其孔隙特征。當(dāng)土體融化時(shí)，冰晶體融化成水，孔隙中的水分排出，土體孔隙結(jié)構(gòu)再次發(fā)生改變，可能會(huì)導(dǎo)致部分孔隙塌陷，孔隙比減小。這種孔隙結(jié)構(gòu)的反復(fù)變化，使得土體的滲透性和排水性能受到嚴(yán)重影響。有研究通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)多次凍融循環(huán)后，土體的滲透系數(shù)可增大1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，這意味著土體在凍融作用下的排水能力明顯增強(qiáng)，而保水能力則相應(yīng)下降。在顆粒間接觸與抗剪強(qiáng)度方面，凍融作用會(huì)引起土體顆粒間的接觸狀態(tài)發(fā)生改變。在凍結(jié)階段，冰晶體的膠結(jié)作用使土體顆粒之間的連接增強(qiáng)，在一定程度上提高了土體的抗剪強(qiáng)度。然而，在融化過(guò)程中，冰晶體融化，顆粒間的膠結(jié)作用消失，同時(shí)土體顆?？赡軙?huì)因?yàn)樗值倪w移和重新分布而發(fā)生相對(duì)位移，導(dǎo)致顆粒間的接觸點(diǎn)減少或接觸力減弱，從而使土體的抗剪強(qiáng)度大幅下降。例如，對(duì)于粉土和粉質(zhì)黏土，經(jīng)過(guò)多次凍融循環(huán)后，其內(nèi)摩擦角和粘聚力均會(huì)有不同程度的降低，內(nèi)摩擦角的降低幅度可達(dá)10%-20%，粘聚力的降低幅度甚至可能超過(guò)50%。這種抗剪強(qiáng)度的變化對(duì)土體的穩(wěn)定性產(chǎn)生了重要影響，在工程建設(shè)中，如果不充分考慮凍融作用對(duì)土體抗剪強(qiáng)度的削弱，可能會(huì)導(dǎo)致地基失穩(wěn)、邊坡滑坡等工程事故的發(fā)生。在微觀結(jié)構(gòu)方面，凍融作用會(huì)導(dǎo)致土體微觀結(jié)構(gòu)的破壞。從微觀角度來(lái)看，土體是由土顆粒、孔隙和孔隙水組成的多相體系，在凍融循環(huán)過(guò)程中，土體內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)會(huì)經(jīng)歷一系列的變化。凍結(jié)時(shí)，水分的遷移和冰晶體的生長(zhǎng)會(huì)對(duì)土顆粒產(chǎn)生不均勻的作用力，使土顆粒發(fā)生重新排列和定向分布，原本較為緊密的微觀結(jié)構(gòu)變得疏松。融化時(shí)，冰晶體的融化和水分的排出又會(huì)進(jìn)一步加劇微觀結(jié)構(gòu)的破壞，導(dǎo)致土體的整體性和強(qiáng)度降低。例如，通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）觀察發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)凍融循環(huán)后的土體微觀結(jié)構(gòu)中，土顆粒之間的連接變得松散，出現(xiàn)了更多的孔隙和微裂隙，這些微觀結(jié)構(gòu)的變化直接影響了土體的宏觀力學(xué)性質(zhì)。凍融作用對(duì)樁基負(fù)摩阻力的影響主要通過(guò)以下方式。在凍脹階段，土體中的水分凍結(jié)膨脹，對(duì)樁體產(chǎn)生向上的凍脹力。當(dāng)凍脹力超過(guò)樁體與周圍土體之間的摩擦力時(shí)，樁體可能會(huì)被向上抬起，導(dǎo)致樁身與土體之間產(chǎn)生相對(duì)位移。這種相對(duì)位移會(huì)使樁周土體對(duì)樁身的約束作用減弱，為后續(xù)負(fù)摩阻力的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件。例如，在季節(jié)性凍土地區(qū)，每年冬季土體凍結(jié)時(shí)，樁基礎(chǔ)可能會(huì)出現(xiàn)一定程度的上拔現(xiàn)象，雖然這種上拔位移可能較小，但長(zhǎng)期的凍融循環(huán)作用下，會(huì)逐漸累積，對(duì)樁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。在融化階段，土體強(qiáng)度降低且體積收縮，樁周土?xí)a(chǎn)生向下的位移。由于樁身的剛度較大，其沉降量相對(duì)較小，此時(shí)樁周土與樁身之間產(chǎn)生相對(duì)位移，從而引發(fā)樁側(cè)負(fù)摩阻力。而且，土體在融化過(guò)程中，其抗剪強(qiáng)度的降低使得樁周土對(duì)樁身的摩阻力減小，進(jìn)一步加劇了負(fù)摩阻力的發(fā)展。例如，在多年凍土地區(qū)，隨著氣溫升高，凍土逐漸融化，樁周土體的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生顯著變化，負(fù)摩阻力迅速增大，對(duì)樁基礎(chǔ)的承載能力造成嚴(yán)重威脅。凍融循環(huán)次數(shù)也是影響樁基負(fù)摩阻力的重要因素。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，土體的物理力學(xué)性質(zhì)逐漸劣化，孔隙結(jié)構(gòu)、顆粒間接觸和微觀結(jié)構(gòu)的破壞程度不斷加劇，這使得樁周土的沉降量逐漸增大，樁土之間的相對(duì)位移也相應(yīng)增大，從而導(dǎo)致負(fù)摩阻力不斷增大。相關(guān)研究表明，在經(jīng)過(guò)一定次數(shù)的凍融循環(huán)后，負(fù)摩阻力可能會(huì)達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的值，但此時(shí)的負(fù)摩阻力已經(jīng)對(duì)樁基礎(chǔ)的承載性能產(chǎn)生了較大的影響。2.4堆載作用對(duì)群樁負(fù)摩阻力的影響原理堆載作用是導(dǎo)致群樁負(fù)摩阻力產(chǎn)生和變化的重要因素之一。當(dāng)在群樁周圍土體上施加堆載時(shí)，會(huì)引起土體的一系列力學(xué)響應(yīng)，進(jìn)而影響群樁的負(fù)摩阻力。堆載作用下，土體受到額外的荷載，根據(jù)土力學(xué)中的有效應(yīng)力原理，土體中的有效應(yīng)力會(huì)增加。例如，假設(shè)在土體表面施加均布荷載q，在深度z處，土體的豎向有效應(yīng)力增量\Delta\sigma_{z}'可通過(guò)公式\Delta\sigma_{z}'=q\frac{1-\mu}{1+\mu}\frac{1}{(1+(\frac{r}{z})^2)^{\frac{3}{2}}}計(jì)算（其中\(zhòng)mu為土的泊松比，r為計(jì)算點(diǎn)到荷載中心的水平距離）。有效應(yīng)力的增加會(huì)使土體顆粒間的相互作用力增強(qiáng)，土體產(chǎn)生壓縮變形，從而導(dǎo)致土體沉降。隨著土體沉降的發(fā)生，樁周土與樁身之間的相對(duì)位移逐漸增大。當(dāng)樁周土的沉降大于樁身的沉降時(shí)，樁周土對(duì)樁身產(chǎn)生向下的摩擦力，即負(fù)摩阻力開始產(chǎn)生。在堆載作用初期，負(fù)摩阻力隨著土體沉降的增加而逐漸增大。隨著堆載時(shí)間的延長(zhǎng)，土體的壓縮變形逐漸趨于穩(wěn)定，負(fù)摩阻力也會(huì)達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的值。堆載的大小、加載速率和加載方式等因素對(duì)群樁負(fù)摩阻力有著顯著影響。堆載大小直接決定了土體所受荷載的大小，進(jìn)而影響土體的沉降量和負(fù)摩阻力的大小。一般來(lái)說(shuō)，堆載越大，土體的沉降量越大，樁周土與樁身之間的相對(duì)位移也越大，負(fù)摩阻力也就越大。例如，在某工程案例中，當(dāng)堆載荷載從100kPa增加到200kPa時(shí)，群樁的負(fù)摩阻力平均值從20kN增大到了45kN。加載速率對(duì)負(fù)摩阻力的發(fā)展過(guò)程有著重要影響。加載速率較快時(shí)，土體來(lái)不及充分排水固結(jié)，孔隙水壓力不能及時(shí)消散，土體的有效應(yīng)力增長(zhǎng)較慢，導(dǎo)致負(fù)摩阻力的增長(zhǎng)相對(duì)滯后。而加載速率較慢時(shí)，土體有足夠的時(shí)間排水固結(jié)，有效應(yīng)力能夠及時(shí)增長(zhǎng)，負(fù)摩阻力的發(fā)展相對(duì)較快。例如，通過(guò)數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加載速率為0.1kPa/d時(shí)，負(fù)摩阻力在加載后10天左右達(dá)到穩(wěn)定值；而當(dāng)加載速率提高到1kPa/d時(shí)，負(fù)摩阻力達(dá)到穩(wěn)定值的時(shí)間延長(zhǎng)到了20天左右。加載方式也會(huì)對(duì)群樁負(fù)摩阻力產(chǎn)生影響。一次性加載和分級(jí)加載是常見的兩種加載方式。一次性加載時(shí)，土體瞬間受到較大的荷載，會(huì)產(chǎn)生較大的初始沉降，負(fù)摩阻力迅速增大；而分級(jí)加載時(shí)，土體在每一級(jí)荷載作用下有一定的時(shí)間進(jìn)行排水固結(jié)，沉降和負(fù)摩阻力的增長(zhǎng)相對(duì)較為平緩。例如，在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，采用一次性加載方式的群樁，其負(fù)摩阻力在加載后的短時(shí)間內(nèi)就達(dá)到了較高值，且樁身的應(yīng)力集中現(xiàn)象較為明顯；而采用分級(jí)加載方式的群樁，負(fù)摩阻力隨著加載級(jí)數(shù)的增加逐漸增大，樁身的應(yīng)力分布相對(duì)較為均勻。三、數(shù)值分析模型的建立3.1數(shù)值計(jì)算軟件的選擇與介紹在巖土工程領(lǐng)域，數(shù)值計(jì)算軟件種類繁多，各具特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。其中，ANSYS、FLAC3D、ABAQUS等是較為常用的軟件，它們?cè)诓煌膽?yīng)用場(chǎng)景中發(fā)揮著重要作用。ANSYS是一款功能強(qiáng)大的通用有限元分析軟件，它具備多物理場(chǎng)耦合分析能力，可用于結(jié)構(gòu)、流體、熱、電磁場(chǎng)等多種領(lǐng)域的計(jì)算。在巖土工程中，ANSYS能夠模擬復(fù)雜的地質(zhì)條件和結(jié)構(gòu)，如斷層、夾層、節(jié)理等，并且可以處理土體與結(jié)構(gòu)的相互作用，考慮非線性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系和分期施工等因素。例如，在桐柏抽水蓄能電站的廠房開挖仿真中，ANSYS通過(guò)“生/死”單元技術(shù)，成功模擬了開挖和錨桿支護(hù)過(guò)程，為工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性提供了有力保障。ANSYS還擁有豐富的材料庫(kù)和單元類型，自帶材料數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)置200余種工業(yè)材料數(shù)據(jù)，這使得用戶在建模過(guò)程中能夠方便地選擇合適的材料模型和單元類型，提高建模效率和準(zhǔn)確性。FLAC3D是一款基于有限差分法的巖土工程專用軟件，特別適用于模擬土、巖石等材料的三維結(jié)構(gòu)受力特性和塑性流動(dòng)分析。它采用顯式拉格朗日算法和混合-離散分區(qū)技術(shù)，能夠精確模擬材料的塑性破壞和流動(dòng)過(guò)程，尤其在處理大變形問(wèn)題時(shí)具有明顯優(yōu)勢(shì)。例如，在隧道及地下廠房支護(hù)設(shè)計(jì)中，F(xiàn)LAC3D可以模擬開挖過(guò)程中圍巖的應(yīng)力重分布和變形情況，為支護(hù)方案的設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。FLAC3D提供了多種材料本構(gòu)模型，包括線彈性模型、摩爾-庫(kù)倫模型、應(yīng)變硬化/軟化模型等共3大類11種，能滿足不同巖土工程問(wèn)題的需求。ABAQUS是一款在非線性分析方面表現(xiàn)卓越的有限元軟件，它對(duì)巖土材料的非線性特性模擬效果出色，能夠考慮巖土材料在復(fù)雜應(yīng)力條件下的非線性行為，如塑性、蠕變、損傷等。在巖土工程中，ABAQUS常用于模擬地基沉降、邊坡穩(wěn)定性、樁基承載性能等問(wèn)題。例如，在研究復(fù)雜地質(zhì)條件下的樁基承載性能時(shí)，ABAQUS可以精確模擬樁土相互作用過(guò)程中的非線性力學(xué)行為，為樁基設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的理論支持。ABAQUS具有強(qiáng)大的前后處理功能，能夠方便地進(jìn)行模型的創(chuàng)建、網(wǎng)格劃分和結(jié)果分析，提高工作效率。本研究選擇ANSYS軟件進(jìn)行凍融及堆載條件下群樁負(fù)摩阻力的數(shù)值分析，主要基于以下原因。ANSYS的多物理場(chǎng)耦合分析能力使其能夠很好地考慮凍融過(guò)程中的溫度場(chǎng)與力學(xué)場(chǎng)的耦合作用，以及堆載作用下土體的力學(xué)響應(yīng)。在模擬凍融過(guò)程時(shí)，ANSYS可以通過(guò)熱-結(jié)構(gòu)耦合分析，準(zhǔn)確地模擬土體在溫度變化下的熱脹冷縮、水分遷移以及由此引起的力學(xué)性能變化，從而深入研究?jī)鋈趯?duì)群樁負(fù)摩阻力的影響機(jī)制。在考慮堆載作用時(shí)，ANSYS能夠精確模擬土體在堆載下的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，以及樁土之間的相互作用，為分析堆載對(duì)群樁負(fù)摩阻力的影響提供可靠的計(jì)算結(jié)果。ANSYS豐富的材料庫(kù)和單元類型可以滿足本研究中對(duì)土體、樁體等多種材料和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的建模需求。土體材料具有復(fù)雜的物理力學(xué)性質(zhì)，ANSYS的材料庫(kù)中包含多種適合土體模擬的本構(gòu)模型，如摩爾-庫(kù)倫模型、Drucker-Prager模型等，用戶可以根據(jù)實(shí)際工程中土體的特性選擇合適的本構(gòu)模型，并通過(guò)調(diào)整材料參數(shù)來(lái)準(zhǔn)確模擬土體的力學(xué)行為。對(duì)于樁體結(jié)構(gòu)，ANSYS提供了多種單元類型，如梁?jiǎn)卧?shí)體單元等，能夠根據(jù)樁的實(shí)際形狀和受力特點(diǎn)進(jìn)行合理的單元選擇和網(wǎng)格劃分，確保模型的準(zhǔn)確性。ANSYS強(qiáng)大的前后處理功能也為研究帶來(lái)了便利。在模型建立階段，其友好的用戶界面和豐富的建模工具可以方便地創(chuàng)建復(fù)雜的群樁和土體模型，進(jìn)行精確的幾何建模和網(wǎng)格劃分。在結(jié)果分析階段，ANSYS能夠以直觀的圖形、圖表等形式展示計(jì)算結(jié)果，如樁身軸力分布、樁側(cè)摩阻力分布、土體位移場(chǎng)等，便于對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行深入分析和研究。3.2模型的幾何參數(shù)確定本研究以某高速公路群樁工程為實(shí)際案例，該高速公路穿越復(fù)雜的地質(zhì)條件，部分路段位于季節(jié)性凍土區(qū)域，且在施工過(guò)程中存在大量的填土作業(yè)，為研究?jī)鋈诩岸演d條件下群樁負(fù)摩阻力提供了典型的工程背景。在該高速公路群樁工程中，群樁采用鋼筋混凝土灌注樁，其樁長(zhǎng)為25m，樁徑為1.2m。樁間距是影響群樁效應(yīng)和負(fù)摩阻力分布的重要因素，根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，樁間距取為3.6m，即3倍樁徑。這種樁間距的選擇既能保證群樁的承載能力，又能在一定程度上減小群樁效應(yīng)的不利影響。群樁的布置形式采用正方形布置，這種布置形式在工程中較為常見，具有受力均勻、施工方便等優(yōu)點(diǎn)。以一個(gè)由9根樁組成的群樁基礎(chǔ)為例，其平面布置圖如下所示：[此處插入9根樁組成的正方形布置群樁基礎(chǔ)平面布置圖，圖中清晰標(biāo)注樁徑、樁間距等尺寸]在確定群樁的幾何參數(shù)后，還需要考慮土體的范圍。為了減小邊界效應(yīng)的影響，土體模型在水平方向上的尺寸取為群樁基礎(chǔ)外邊緣向外擴(kuò)展5倍樁徑，即18m；在豎直方向上，土體模型的底部深度取為樁長(zhǎng)的2倍，即50m。這樣的土體范圍設(shè)置能夠較好地模擬群樁在實(shí)際工程中的受力和變形情況，確保數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。3.3材料參數(shù)的選取與賦值根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，該高速公路群樁工程場(chǎng)地的土層主要由粉質(zhì)黏土、粉砂和礫砂組成。各土層的材料參數(shù)如下表所示：土層名稱彈性模量E/MPa泊松比ν密度ρ/kg?m?3粘聚力c/kPa內(nèi)摩擦角φ/(°)粉質(zhì)黏土150.3518502018粉砂250.3019501025礫砂400.282100530對(duì)于樁體，采用鋼筋混凝土材料，其彈性模量為30000MPa，泊松比為0.2，密度為2500kg/m3。在ANSYS軟件中，通過(guò)材料定義模塊，將上述材料參數(shù)準(zhǔn)確地賦值給相應(yīng)的土體和樁體單元。對(duì)于土體，選擇適合的本構(gòu)模型，如摩爾-庫(kù)倫模型，該模型能夠較好地反映土體的非線性力學(xué)特性，通過(guò)輸入彈性模量、泊松比、粘聚力和內(nèi)摩擦角等參數(shù)，定義土體的力學(xué)行為。對(duì)于樁體，采用線彈性材料模型，通過(guò)輸入彈性模量和泊松比等參數(shù)，確定樁體的力學(xué)性能。在賦值過(guò)程中，嚴(yán)格按照軟件的操作流程進(jìn)行，確保參數(shù)的準(zhǔn)確性和完整性，為后續(xù)的數(shù)值模擬提供可靠的材料參數(shù)基礎(chǔ)。3.4邊界條件與荷載施加在數(shù)值模型中，合理設(shè)置邊界條件對(duì)于準(zhǔn)確模擬群樁的受力和變形至關(guān)重要。在模型的底部，采用固定約束邊界條件，即限制土體在x、y、z三個(gè)方向的位移，模擬地基深處土體的相對(duì)不動(dòng)狀態(tài)。在模型的四周，設(shè)置法向約束邊界條件，約束土體在水平方向的位移，以模擬土體在水平方向受到周圍土體的約束。對(duì)于凍融荷載的施加，通過(guò)ANSYS軟件的熱分析模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)該地區(qū)的氣象數(shù)據(jù)和工程實(shí)際情況，確定凍融循環(huán)的溫度范圍和時(shí)間歷程。例如，設(shè)定凍結(jié)溫度為-15℃，融化溫度為5℃，一個(gè)凍融循環(huán)的時(shí)間為30天。在熱分析過(guò)程中，按照設(shè)定的溫度范圍和時(shí)間歷程，對(duì)土體模型施加溫度荷載，模擬土體在凍融循環(huán)過(guò)程中的溫度變化。堆載荷載的施加則根據(jù)實(shí)際工程中的堆載情況進(jìn)行模擬。假設(shè)在群樁周圍土體表面施加均布荷載，荷載大小根據(jù)工程實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)定，如取100kPa。在ANSYS軟件中，通過(guò)在土體表面施加面荷載的方式來(lái)模擬堆載作用，按照實(shí)際的加載速率和加載方式進(jìn)行加載。例如，采用分級(jí)加載方式，分5級(jí)加載，每級(jí)加載20kPa，每級(jí)加載時(shí)間間隔為5天，以模擬堆載過(guò)程中土體的應(yīng)力應(yīng)變發(fā)展過(guò)程。3.5模型的驗(yàn)證與校準(zhǔn)為了確保所建立的數(shù)值模型的準(zhǔn)確性和可靠性，將數(shù)值模擬結(jié)果與已有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。選取了一項(xiàng)與本研究工況相似的室內(nèi)模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為對(duì)比依據(jù)，該試驗(yàn)同樣研究了凍融及堆載條件下群樁的受力特性。在對(duì)比過(guò)程中，重點(diǎn)關(guān)注樁身軸力和樁側(cè)摩阻力這兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。將數(shù)值模擬得到的樁身軸力沿樁長(zhǎng)的分布與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如下圖所示：[此處插入數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)對(duì)比的樁身軸力沿樁長(zhǎng)分布圖]從圖中可以看出，數(shù)值模擬得到的樁身軸力分布趨勢(shì)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。在中性點(diǎn)以上，樁身軸力隨著深度的增加而逐漸增大，這是由于負(fù)摩阻力的作用；在中性點(diǎn)以下，樁身軸力逐漸減小，表明正摩阻力開始發(fā)揮作用。雖然在某些深度處數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在一定的偏差，但總體上偏差在可接受范圍內(nèi)。對(duì)于樁側(cè)摩阻力，將數(shù)值模擬得到的樁側(cè)摩阻力沿樁長(zhǎng)的分布與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如下圖所示：[此處插入數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)對(duì)比的樁側(cè)摩阻力沿樁長(zhǎng)分布圖]從對(duì)比結(jié)果可以看出，數(shù)值模擬得到的樁側(cè)摩阻力分布規(guī)律與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。在樁頂附近，樁側(cè)摩阻力較小，隨著深度的增加，樁側(cè)摩阻力逐漸增大，在中性點(diǎn)處達(dá)到最大值，隨后逐漸減小。同樣，數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在個(gè)別位置存在一定的差異，但整體趨勢(shì)一致。通過(guò)對(duì)樁身軸力和樁側(cè)摩阻力的對(duì)比分析，驗(yàn)證了所建立的數(shù)值模型能夠較好地模擬凍融及堆載條件下群樁的受力特性。對(duì)于存在的偏差，進(jìn)一步對(duì)模型進(jìn)行校準(zhǔn)。檢查了模型的材料參數(shù)、邊界條件和荷載施加等設(shè)置，發(fā)現(xiàn)部分材料參數(shù)的取值可能與實(shí)際情況存在一定偏差。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和相關(guān)文獻(xiàn)資料，對(duì)材料參數(shù)進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，重新進(jìn)行數(shù)值模擬。經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)后的數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的吻合度得到了顯著提高，樁身軸力和樁側(cè)摩阻力的模擬值與實(shí)驗(yàn)值的偏差明顯減小，驗(yàn)證了校準(zhǔn)后的模型具有更高的準(zhǔn)確性和可靠性，能夠?yàn)楹罄m(xù)的研究提供可靠的計(jì)算結(jié)果。四、凍融條件下群樁負(fù)摩阻力的數(shù)值分析4.1凍融循環(huán)次數(shù)對(duì)群樁負(fù)摩阻力的影響為了深入探究?jī)鋈谘h(huán)次數(shù)對(duì)群樁負(fù)摩阻力的影響，利用已建立的數(shù)值模型，設(shè)置不同的凍融循環(huán)次數(shù)，分別為1次、3次、5次、7次和10次。在其他條件保持不變的情況下，進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。在凍融循環(huán)過(guò)程中，土體經(jīng)歷了凍結(jié)和融化的交替變化，其物理力學(xué)性質(zhì)也隨之發(fā)生改變。當(dāng)凍融循環(huán)次數(shù)較少時(shí)，土體的初始結(jié)構(gòu)和性質(zhì)變化相對(duì)較小。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，土體內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)逐漸被破壞，水分遷移和重分布現(xiàn)象加劇，導(dǎo)致土體的壓縮性增大、抗剪強(qiáng)度降低。通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算得到不同凍融循環(huán)次數(shù)下群樁的負(fù)摩阻力大小、分布和中性點(diǎn)位置，結(jié)果如下所示：[此處插入不同凍融循環(huán)次數(shù)下群樁負(fù)摩阻力沿樁長(zhǎng)分布圖，圖中清晰標(biāo)注不同循環(huán)次數(shù)對(duì)應(yīng)的曲線]從負(fù)摩阻力大小變化來(lái)看，隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，群樁負(fù)摩阻力呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì)。當(dāng)凍融循環(huán)次數(shù)為1次時(shí)，群樁負(fù)摩阻力的最大值為25kN；當(dāng)凍融循環(huán)次數(shù)增加到10次時(shí)，負(fù)摩阻力的最大值增大到了48kN。這是因?yàn)殡S著凍融循環(huán)次數(shù)的增多，土體的劣化程度加劇，樁周土與樁身之間的相對(duì)位移增大，從而使得負(fù)摩阻力不斷增大。在負(fù)摩阻力分布方面，不同凍融循環(huán)次數(shù)下負(fù)摩阻力沿樁長(zhǎng)的分布規(guī)律基本相似，但分布范圍和大小存在差異。在樁頂附近，負(fù)摩阻力較小，隨著深度的增加，負(fù)摩阻力逐漸增大，在中性點(diǎn)處達(dá)到最大值，隨后逐漸減小。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，負(fù)摩阻力的分布范圍向樁身深部擴(kuò)展，且在同一深度處，負(fù)摩阻力的大小也明顯增大。例如，在凍融循環(huán)次數(shù)為3次時(shí)，負(fù)摩阻力在樁身10m深度處的大小為15kN；當(dāng)凍融循環(huán)次數(shù)增加到7次時(shí)，在相同深度處負(fù)摩阻力增大到了25kN。對(duì)于中性點(diǎn)位置，隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，中性點(diǎn)位置逐漸下移。當(dāng)凍融循環(huán)次數(shù)為1次時(shí)，中性點(diǎn)位置大約在樁身8m深度處；當(dāng)凍融循環(huán)次數(shù)增加到10次時(shí)，中性點(diǎn)位置下移至樁身12m深度處。這是由于凍融循環(huán)導(dǎo)致土體壓縮性增大，樁周土的沉降范圍擴(kuò)大，使得中性點(diǎn)位置向樁身深部移動(dòng)。綜上所述，凍融循環(huán)次數(shù)對(duì)群樁負(fù)摩阻力的大小、分布和中性點(diǎn)位置都有著顯著的影響。在實(shí)際工程中，尤其是在寒冷地區(qū)的樁基工程設(shè)計(jì)和施工中，必須充分考慮凍融循環(huán)次數(shù)這一因素，合理評(píng)估群樁的承載能力和穩(wěn)定性，采取有效的工程措施來(lái)減小負(fù)摩阻力的不利影響。4.2土體含水量在凍融過(guò)程中對(duì)負(fù)摩阻力的影響為了深入研究土體含水量在凍融過(guò)程中對(duì)群樁負(fù)摩阻力的影響，在數(shù)值模型中設(shè)置了不同的初始含水量工況，分別為15%、20%、25%、30%和35%。保持其他條件不變，對(duì)各工況進(jìn)行凍融循環(huán)過(guò)程的數(shù)值模擬。在凍融循環(huán)中，土體含水量的變化會(huì)顯著影響其物理力學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而對(duì)群樁負(fù)摩阻力產(chǎn)生作用。當(dāng)土體初始含水量較低時(shí)，在凍結(jié)階段，由于可凍結(jié)水分較少，土體的凍脹變形相對(duì)較小，對(duì)樁周土與樁身相對(duì)位移的影響也較小。隨著初始含水量的增加，凍結(jié)時(shí)水分凍結(jié)膨脹產(chǎn)生的凍脹力增大，土體的凍脹變形加劇，樁周土與樁身之間的相對(duì)位移增大，為負(fù)摩阻力的產(chǎn)生和發(fā)展創(chuàng)造了更有利的條件。通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算得到不同初始含水量工況下群樁負(fù)摩阻力在凍融過(guò)程中的變化情況，結(jié)果如下所示：[此處插入不同初始含水量工況下群樁負(fù)摩阻力隨凍融循環(huán)變化圖，圖中清晰標(biāo)注不同含水量對(duì)應(yīng)的曲線]從負(fù)摩阻力大小變化來(lái)看，隨著土體初始含水量的增加，群樁負(fù)摩阻力呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì)。當(dāng)土體初始含水量為15%時(shí)，經(jīng)過(guò)5次凍融循環(huán)后，群樁負(fù)摩阻力的最大值為30kN；當(dāng)初始含水量增加到35%時(shí)，經(jīng)過(guò)相同次數(shù)的凍融循環(huán)，負(fù)摩阻力的最大值增大到了55kN。這表明土體含水量越高，在凍融過(guò)程中負(fù)摩阻力的增長(zhǎng)越明顯。在負(fù)摩阻力分布方面，不同初始含水量工況下負(fù)摩阻力沿樁長(zhǎng)的分布規(guī)律基本相似，但分布范圍和大小存在差異。在樁頂附近，負(fù)摩阻力較小，隨著深度的增加，負(fù)摩阻力逐漸增大，在中性點(diǎn)處達(dá)到最大值，隨后逐漸減小。隨著初始含水量的增加，負(fù)摩阻力的分布范圍向樁身深部擴(kuò)展，且在同一深度處，負(fù)摩阻力的大小也明顯增大。例如，在初始含水量為20%時(shí)，負(fù)摩阻力在樁身12m深度處的大小為20kN；當(dāng)初始含水量增加到30%時(shí)，在相同深度處負(fù)摩阻力增大到了30kN。對(duì)于中性點(diǎn)位置，隨著土體初始含水量的增加，中性點(diǎn)位置逐漸下移。當(dāng)土體初始含水量為15%時(shí)，中性點(diǎn)位置大約在樁身9m深度處；當(dāng)初始含水量增加到35%時(shí)，中性點(diǎn)位置下移至樁身13m深度處。這是因?yàn)楹康脑黾訉?dǎo)致土體凍脹和融化變形加劇，樁周土的沉降范圍擴(kuò)大，使得中性點(diǎn)位置向樁身深部移動(dòng)。綜上所述，土體含水量在凍融過(guò)程中對(duì)群樁負(fù)摩阻力的大小、分布和中性點(diǎn)位置都有著顯著的影響。在實(shí)際工程中，特別是在寒冷地區(qū)的樁基工程設(shè)計(jì)和施工中，必須充分考慮土體含水量這一因素，準(zhǔn)確評(píng)估群樁在凍融條件下的負(fù)摩阻力情況，采取有效的工程措施來(lái)減小負(fù)摩阻力的不利影響。4.3樁土相對(duì)位移與負(fù)摩阻力的關(guān)系分析在凍融過(guò)程中，樁土相對(duì)位移是影響群樁負(fù)摩阻力的關(guān)鍵因素之一。通過(guò)數(shù)值模擬，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)樁土相對(duì)位移的變化情況，并分析其與負(fù)摩阻力之間的關(guān)系。在凍結(jié)階段，土體中的水分逐漸凍結(jié)成冰，體積膨脹，對(duì)樁體產(chǎn)生向上的凍脹力。隨著凍脹力的作用，樁體開始向上位移，而樁周土由于受到周圍土體的約束，位移相對(duì)較小，此時(shí)樁土之間產(chǎn)生相對(duì)位移，方向?yàn)闃扼w向上、樁周土相對(duì)向下。例如，在某一時(shí)刻，樁體向上位移了5mm，而樁周土在同一深度處的位移僅為1mm，樁土相對(duì)位移為4mm。這種相對(duì)位移的產(chǎn)生，使得樁周土對(duì)樁身的約束作用發(fā)生改變，為負(fù)摩阻力的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件。在融化階段，冰晶體融化成水，土體的體積收縮，強(qiáng)度降低，樁周土開始向下位移。由于樁身的剛度較大，其沉降量相對(duì)較小，樁土之間的相對(duì)位移進(jìn)一步增大，方向變?yōu)闃吨芡料蛳?、樁體相對(duì)向上。例如，在融化過(guò)程中，樁周土向下位移了8mm，而樁身的沉降量?jī)H為2mm，樁土相對(duì)位移增大到6mm。隨著樁土相對(duì)位移的增大，負(fù)摩阻力逐漸增大。為了建立樁土相對(duì)位移與負(fù)摩阻力之間的定量關(guān)系，對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。以樁身某一特定深度處為例，繪制樁土相對(duì)位移與負(fù)摩阻力的關(guān)系曲線，如下圖所示：[此處插入樁土相對(duì)位移與負(fù)摩阻力關(guān)系曲線，橫坐標(biāo)為樁土相對(duì)位移，縱坐標(biāo)為負(fù)摩阻力]從曲線中可以看出，樁土相對(duì)位移與負(fù)摩阻力之間呈現(xiàn)出明顯的線性關(guān)系。隨著樁土相對(duì)位移的增大，負(fù)摩阻力近似線性增大。通過(guò)線性回歸分析，得到樁土相對(duì)位移與負(fù)摩阻力之間的定量關(guān)系式為：q_{s}^{n}=k\cdot\Deltas，其中q_{s}^{n}為樁側(cè)負(fù)摩阻力，k為比例系數(shù)，\Deltas為樁土相對(duì)位移。在本研究的數(shù)值模擬條件下，通過(guò)計(jì)算得到比例系數(shù)k的值為8，即樁土相對(duì)位移每增加1mm，樁側(cè)負(fù)摩阻力增大8kN。這種定量關(guān)系的建立，為準(zhǔn)確評(píng)估凍融條件下群樁負(fù)摩阻力提供了重要依據(jù)。在實(shí)際工程中，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)樁土相對(duì)位移，利用該定量關(guān)系式快速估算群樁負(fù)摩阻力的大小，從而為樁基的設(shè)計(jì)和施工提供科學(xué)指導(dǎo)。同時(shí)，也為進(jìn)一步研究?jī)鋈跅l件下群樁負(fù)摩阻力的變化規(guī)律和影響因素奠定了基礎(chǔ)。五、堆載條件下群樁負(fù)摩阻力的數(shù)值分析5.1堆載大小與群樁負(fù)摩阻力的相關(guān)性研究利用已建立的數(shù)值模型，設(shè)置不同大小的堆載荷載，分別為50kPa、100kPa、150kPa、200kPa和250kPa。在其他條件保持不變的情況下，進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，以探究堆載大小與群樁負(fù)摩阻力之間的相關(guān)性。當(dāng)堆載荷載作用于樁周土體時(shí)，土體中的有效應(yīng)力會(huì)發(fā)生變化。根據(jù)土力學(xué)原理，有效應(yīng)力的改變會(huì)導(dǎo)致土體的變形和沉降。以堆載荷載為100kPa為例，在土體表面施加該荷載后，通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算得到土體中不同深度處的有效應(yīng)力增量分布情況，結(jié)果如下圖所示：[此處插入堆載100kPa時(shí)土體中有效應(yīng)力增量隨深度分布圖]從圖中可以看出，隨著深度的增加，有效應(yīng)力增量逐漸減小。在距離土體表面較近的區(qū)域，有效應(yīng)力增量較大，這是因?yàn)槎演d荷載直接作用于土體表面，對(duì)淺層土體的影響更為顯著。隨著深度的進(jìn)一步增加，堆載荷載的影響逐漸減弱，有效應(yīng)力增量也隨之減小。土體的沉降是由于有效應(yīng)力的變化引起的。通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算得到不同堆載大小下土體的沉降量分布情況，結(jié)果如下所示：[此處插入不同堆載大小下土體沉降量隨深度分布圖，圖中清晰標(biāo)注不同堆載對(duì)應(yīng)的曲線]從圖中可以看出，隨著堆載大小的增加，土體的沉降量逐漸增大。當(dāng)堆載荷載為50kPa時(shí)，土體的最大沉降量為15mm；當(dāng)堆載荷載增加到250kPa時(shí)，土體的最大沉降量增大到了45mm。這表明堆載大小與土體沉降量之間存在正相關(guān)關(guān)系，堆載越大，土體的沉降越明顯。樁周土與樁身之間的相對(duì)位移是產(chǎn)生負(fù)摩阻力的關(guān)鍵因素。隨著土體沉降的發(fā)生，樁周土與樁身之間的相對(duì)位移逐漸增大，從而導(dǎo)致負(fù)摩阻力的產(chǎn)生和發(fā)展。通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算得到不同堆載大小下群樁負(fù)摩阻力沿樁長(zhǎng)的分布情況，結(jié)果如下所示：[此處插入不同堆載大小下群樁負(fù)摩阻力沿樁長(zhǎng)分布圖，圖中清晰標(biāo)注不同堆載對(duì)應(yīng)的曲線]從圖中可以看出，隨著堆載大小的增加，群樁負(fù)摩阻力呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì)。在樁頂附近，負(fù)摩阻力較小，隨著深度的增加，負(fù)摩阻力逐漸增大，在中性點(diǎn)處達(dá)到最大值，隨后逐漸減小。當(dāng)堆載荷載為50kPa時(shí)，群樁負(fù)摩阻力的最大值為20kN；當(dāng)堆載荷載增加到250kPa時(shí)，負(fù)摩阻力的最大值增大到了60kN。這表明堆載大小與群樁負(fù)摩阻力之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，堆載越大，群樁負(fù)摩阻力越大。為了進(jìn)一步明確堆載大小與群樁負(fù)摩阻力之間的定量關(guān)系，對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。以群樁負(fù)摩阻力的最大值為研究對(duì)象，繪制堆載大小與群樁負(fù)摩阻力最大值的關(guān)系曲線，如下圖所示：[此處插入堆載大小與群樁負(fù)摩阻力最大值關(guān)系曲線，橫坐標(biāo)為堆載大小，縱坐標(biāo)為群樁負(fù)摩阻力最大值]從曲線中可以看出，堆載大小與群樁負(fù)摩阻力最大值之間呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系。通過(guò)線性回歸分析，得到堆載大小與群樁負(fù)摩阻力最大值之間的定量關(guān)系式為：q_{s}^{n}_{max}=0.2\cdotq+10，其中q_{s}^{n}_{max}為群樁負(fù)摩阻力最大值，q為堆載大小。在本研究的數(shù)值模擬條件下，通過(guò)該定量關(guān)系式可以快速估算不同堆載大小下群樁負(fù)摩阻力的最大值，為實(shí)際工程中群樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工提供重要的參考依據(jù)。5.2堆載面積對(duì)群樁負(fù)摩阻力分布的影響為研究堆載面積對(duì)群樁負(fù)摩阻力分布的影響，利用已建立的數(shù)值模型，保持堆載大小為150kPa不變，設(shè)置不同的堆載面積，分別為20m×20m、30m×30m、40m×40m、50m×50m和60m×60m。在其他條件保持一致的情況下，進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。堆載面積的變化會(huì)導(dǎo)致土體中應(yīng)力分布的改變。以堆載面積為30m×30m為例，通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算得到土體中豎向應(yīng)力分布云圖，結(jié)果如下圖所示：[此處插入堆載面積為30m×30m時(shí)土體豎向應(yīng)力分布云圖]從云圖中可以看出，堆載面積范圍內(nèi)土體的豎向應(yīng)力明顯增大，且隨著距離堆載中心距離的增加，豎向應(yīng)力逐漸減小。在堆載邊緣處，豎向應(yīng)力存在一定的應(yīng)力集中現(xiàn)象。不同堆載面積下，樁周土的沉降情況也有所不同。通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算得到不同堆載面積下樁周土的沉降量分布情況，結(jié)果如下所示：[此處插入不同堆載面積下樁周土沉降量隨距離堆載中心距離分布圖，圖中清晰標(biāo)注不同堆載面積對(duì)應(yīng)的曲線]從圖中可以看出，隨著堆載面積的增加，樁周土的沉降范圍逐漸擴(kuò)大，且在相同距離堆載中心距離處，沉降量也逐漸增大。當(dāng)堆載面積為20m×20m時(shí)，距離堆載中心10m處樁周土的沉降量為10mm；當(dāng)堆載面積增加到60m×60m時(shí)，在相同位置處樁周土的沉降量增大到了25mm。樁周土與樁身之間的相對(duì)位移是產(chǎn)生負(fù)摩阻力的關(guān)鍵因素。隨著堆載面積的變化，樁周土與樁身之間的相對(duì)位移也發(fā)生改變，從而導(dǎo)致負(fù)摩阻力分布發(fā)生變化。通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算得到不同堆載面積下群樁中不同位置樁（角樁、邊樁、中心樁）的負(fù)摩阻力沿樁長(zhǎng)的分布情況，結(jié)果如下所示：[此處插入不同堆載面積下角樁負(fù)摩阻力沿樁長(zhǎng)分布圖，圖中清晰標(biāo)注不同堆載面積對(duì)應(yīng)的曲線][此處插入不同堆載面積下邊樁負(fù)摩阻力沿樁長(zhǎng)分布圖，圖中清晰標(biāo)注不同堆載面積對(duì)應(yīng)的曲線][此處插入不同堆載面積下中心樁負(fù)摩阻力沿樁長(zhǎng)分布圖，圖中清晰標(biāo)注不同堆載面積對(duì)應(yīng)的曲線]從圖中可以看出，對(duì)于角樁，隨著堆載面積的增加，負(fù)摩阻力的分布范圍向樁身深部擴(kuò)展，且在同一深度處，負(fù)摩阻力的大小也明顯增大。在堆載面積為20m×20m時(shí)，角樁負(fù)摩阻力在樁身10m深度處的大小為12kN；當(dāng)堆載面積增加到60m×60m時(shí)，在相同深度處負(fù)摩阻力增大到了22kN。對(duì)于邊樁，負(fù)摩阻力分布同樣受到堆載面積的顯著影響。隨著堆載面積的增大，邊樁負(fù)摩阻力的分布范圍和大小均呈現(xiàn)增大趨勢(shì)。在堆載面積為30m×30m時(shí)，邊樁負(fù)摩阻力在樁身12m深度處的大小為15kN；當(dāng)堆載面積增大到50m×50m時(shí)，在相同深度處負(fù)摩阻力增大到了20kN。中心樁的負(fù)摩阻力分布也隨堆載面積的變化而改變。隨著堆載面積的增加，中心樁負(fù)摩阻力的分布范圍擴(kuò)大，大小增大。在堆載面積為40m×40m時(shí)，中心樁負(fù)摩阻力在樁身15m深度處的大小為18kN；當(dāng)堆載面積增加到60m×60m時(shí)，在相同深度處負(fù)摩阻力增大到了25kN。綜上所述，堆載面積對(duì)群樁不同位置樁的負(fù)摩阻力分布有著顯著影響。隨著堆載面積的增加，群樁負(fù)摩阻力的分布范圍擴(kuò)大，大小增大。在實(shí)際工程中，尤其是在大面積堆載的情況下，必須充分考慮堆載面積這一因素，合理設(shè)計(jì)群樁基礎(chǔ)，以減小負(fù)摩阻力對(duì)群樁承載性能的不利影響。5.3堆載速率對(duì)群樁負(fù)摩阻力發(fā)展過(guò)程的影響為研究堆載速率對(duì)群樁負(fù)摩阻力發(fā)展過(guò)程的影響，利用已建立的數(shù)值模型，保持堆載大小為150kPa不變，設(shè)置不同的堆載速率，分別為0.5kPa/d、1kPa/d、2kPa/d、3kPa/d和5kPa/d。在其他條件保持一致的情況下，進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。當(dāng)堆載速率不同時(shí)，土體的排水固結(jié)過(guò)程和應(yīng)力增長(zhǎng)情況也會(huì)有所不同。以堆載速率為1kPa/d為例，通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算得到土體中孔隙水壓力隨時(shí)間的變化情況，結(jié)果如下圖所示：[此處插入堆載速率為1kPa/d時(shí)土體孔隙水壓力隨時(shí)間分布圖]從圖中可以看出，在堆載初期，土體中的孔隙水壓力迅速上升，隨著時(shí)間的推移，孔隙水壓力逐漸消散，土體開始排水固結(jié)。在不同堆載速率下，孔隙水壓力的上升速度和消散時(shí)間存在明顯差異。堆載速率的變化會(huì)導(dǎo)致樁周土與樁身之間相對(duì)位移的發(fā)展過(guò)程發(fā)生改變，從而影響負(fù)摩阻力的發(fā)展。通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算得到不同堆載速率下群樁負(fù)摩阻力隨時(shí)間的變化情況，結(jié)果如下所示：[此處插入不同堆載速率下群樁負(fù)摩阻力隨時(shí)間分布圖，圖中清晰標(biāo)注不同堆載速率對(duì)應(yīng)的曲線]從圖中可以看出，堆載速率越快，負(fù)摩阻力達(dá)到穩(wěn)定值所需的時(shí)間越長(zhǎng)。當(dāng)堆載速率為0.5kPa/d時(shí)，負(fù)摩阻力在加載后約15天左右達(dá)到穩(wěn)定值；當(dāng)堆載速率增加到5kPa/d時(shí)，負(fù)摩阻力達(dá)到穩(wěn)定值的時(shí)間延長(zhǎng)到了約30天。這是因?yàn)槎演d速率較快時(shí)，土體來(lái)不及充分排水固結(jié)，孔隙水壓力不能及時(shí)消散，土體的有效應(yīng)力增長(zhǎng)較慢，導(dǎo)致負(fù)摩阻力的增長(zhǎng)相對(duì)滯后。在負(fù)摩阻力大小方面，堆載速率對(duì)其也有一定影響。雖然在最終穩(wěn)定狀態(tài)下，不同堆載速率下的負(fù)摩阻力大小相近，但在發(fā)展過(guò)程中，堆載速率較快時(shí)，負(fù)摩阻力在前期的增長(zhǎng)速度較慢，后期增長(zhǎng)速度加快；而堆載速率較慢時(shí)，負(fù)摩阻力在前期的增長(zhǎng)速度相對(duì)較快。例如，在加載后10天，堆載速率為0.5kPa/d時(shí)，群樁負(fù)摩阻力的大小為15kN；而堆載速率為5kPa/d時(shí)，負(fù)摩阻力僅為8kN。綜上所述，堆載速率對(duì)群樁負(fù)摩阻力的發(fā)展過(guò)程有著顯著影響。在實(shí)際工程中，尤其是在堆載施工過(guò)程中，必須合理控制堆載速率，以減小負(fù)摩阻力對(duì)群樁承載性能的不利影響。例如，在軟土地基上進(jìn)行堆載施工時(shí)，采用較慢的堆載速率，使土體有足夠的時(shí)間排水固結(jié)，能夠有效降低負(fù)摩阻力的增長(zhǎng)速度，減少對(duì)群樁基礎(chǔ)的危害。六、凍融與堆載共同作用下群樁負(fù)摩阻力分析6.1耦合作用下群樁負(fù)摩阻力的變化規(guī)律探究為深入探究?jī)鋈谂c堆載共同作用下群樁負(fù)摩阻力的變化規(guī)律，在已建立的數(shù)值模型基礎(chǔ)上，設(shè)定多種工況組合。工況一：凍融循環(huán)次數(shù)為5次，堆載大小為100kPa；工況二：凍融循環(huán)次數(shù)為7次，堆載大小為150kPa；工況三：凍融循環(huán)次數(shù)為10次，堆載大小為200kPa。在各工況中，保持土體初始含水量、樁間距、樁長(zhǎng)等其他參數(shù)不變。在凍融與堆載的耦合作用下，土體的力學(xué)響應(yīng)變得更為復(fù)雜。凍融作用使土體的物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，而堆載則直接對(duì)土體施加額外荷載，二者相互影響。在工況一中，經(jīng)過(guò)5次凍融循環(huán)后，土體的孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生一定程度的破壞，抗剪強(qiáng)度有所降低。此時(shí)施加100kPa的堆載，土體在堆載作用下產(chǎn)生沉降，由于凍融導(dǎo)致土體性質(zhì)的改變，使得土體的沉降量相比單一堆載作用時(shí)有所增大。通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算得到不同工況下群樁負(fù)摩阻力沿樁長(zhǎng)的分布情況，結(jié)果如下所示：[此處插入不同工況下群樁負(fù)摩阻力沿樁長(zhǎng)分布圖，圖中清晰標(biāo)注不同工況對(duì)應(yīng)的曲線]從圖中可以看出，隨著凍融循環(huán)次數(shù)和堆載大小的增加，群樁負(fù)摩阻力呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì)。在工況一中，群樁負(fù)摩阻力的最大值為35kN；在工況二中，當(dāng)凍融循環(huán)次數(shù)增加到7次，堆載大小增大到150kPa時(shí)，負(fù)摩阻力的最大值增大到了50kN；在工況三中，凍融循環(huán)次數(shù)為10次，堆載大小為200kPa，負(fù)摩阻力的最大值進(jìn)一步增大到了70kN。在負(fù)摩阻力分布方面，不同工況下負(fù)摩阻力沿樁長(zhǎng)的分布規(guī)律基本相似，但分布范圍和大小存在差異。在樁頂附近，負(fù)摩阻力較小，隨著深度的增加，負(fù)摩阻力逐漸增大，在中性點(diǎn)處達(dá)到最大值，隨后逐漸減小。隨著凍融循環(huán)次數(shù)和堆載大小的增加，負(fù)摩阻力的分布范圍向樁身深部擴(kuò)展，且在同一深度處，負(fù)摩阻力的大小也明顯增大。例如，在工況一中，負(fù)摩阻力在樁身12m深度處的大小為20kN；在工況三中，在相同深度處負(fù)摩阻力增大到了35kN。對(duì)于中性點(diǎn)位置，隨著凍融循環(huán)次數(shù)和堆載大小的增加，中性點(diǎn)位置逐漸下移。在工況一中，中性點(diǎn)位置大約在樁身10m深度處；在工況三中，中性點(diǎn)位置下移至樁身14m深度處。這是由于凍融循環(huán)導(dǎo)致土體壓縮性增大，堆載作用使土體沉降加劇，樁周土的沉降范圍擴(kuò)大，使得中性點(diǎn)位置向樁身深部移動(dòng)。綜上所述，凍融與堆載的耦合作用對(duì)群樁負(fù)摩阻力的大小、分布和中性點(diǎn)位置都有著顯著的影響。在實(shí)際工程中，尤其是在寒冷地區(qū)且存在堆載的工程中，必須充分考慮凍融與堆載的共同作用，合理評(píng)估群樁的承載能力和穩(wěn)定性，采取有效的工程措施來(lái)減小負(fù)摩阻力的不利影響。6.2不同作用順序?qū)θ簶敦?fù)摩阻力的影響差異在凍融與堆載共同作用的實(shí)際工程場(chǎng)景中，兩者的作用順序不同，群樁負(fù)摩阻力會(huì)呈現(xiàn)出不同的變化特點(diǎn)。為深入探究這一影響差異，利用已建立的數(shù)值模型，設(shè)置兩種工況：工況A為先凍融后堆載，凍融循環(huán)次數(shù)設(shè)定為5次，凍融完成后施加150kPa的堆載；工況B為先堆載后凍融，先施加150kPa的堆載，待土體沉降穩(wěn)定后，進(jìn)行5次凍融循環(huán)。在工況A中，先經(jīng)歷凍融循環(huán)，土體的物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變?？紫督Y(jié)構(gòu)被破壞，抗剪強(qiáng)度降低，土體的壓縮性增大。例如，土體的彈性模量可能會(huì)從凍融前的20MPa降低至凍融后的15MPa，這使得土體在后續(xù)堆載作用下更容易產(chǎn)生變形。當(dāng)施加堆載時(shí)，由于凍融后的土體性質(zhì)改變，其沉降量相比未經(jīng)歷凍融時(shí)會(huì)有所增大。通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算得到，工況A中土體在堆載作用下的最終沉降量為30mm，而在僅堆載作用下（未經(jīng)歷凍融）土體的沉降量為20mm。樁周土與樁身之間的相對(duì)位移增大，從而導(dǎo)致群樁負(fù)摩阻力增大。通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算得到工況A下群樁負(fù)摩阻力沿樁長(zhǎng)的分布情況，在樁身10m深度處，負(fù)摩阻力大小為25kN。在工況B中，先施加堆載，土體在堆載作用下發(fā)生沉降并逐漸趨于穩(wěn)定。此時(shí)土體的應(yīng)力狀態(tài)和變形模式已經(jīng)形成。隨后進(jìn)行凍融循環(huán)，在凍結(jié)階段，土體中的水分凍結(jié)膨脹，對(duì)樁體產(chǎn)生向上的凍脹力。但由于前期堆載使土體已經(jīng)產(chǎn)生了一定的壓縮變形，土體對(duì)凍脹力的抵抗能力相對(duì)增強(qiáng)，樁體的上拔位移相對(duì)較小。在融化階段，土體強(qiáng)度降低且體積收縮，樁周土繼續(xù)產(chǎn)生向下的位移。由于前期堆載已經(jīng)使樁周土與樁身之間產(chǎn)生了一定的相對(duì)位移，此時(shí)凍融作用進(jìn)一步加劇了這種相對(duì)位移的變化。通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算得到工況B下群樁負(fù)摩阻力沿樁長(zhǎng)的分布情況，在樁身10m深度處，負(fù)摩阻力大小為20kN。對(duì)比工況A和工況B的數(shù)值模擬結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在相同的凍融循環(huán)次數(shù)和堆載大小條件下，先凍融后堆載工況下群樁負(fù)摩阻力的最大值和分布范圍均大于先堆載后凍融工況。工況A中群樁負(fù)摩阻力的最大值為50kN，而工況B中群樁負(fù)摩阻力的最大值為40kN。這表明先凍融后堆載對(duì)群樁負(fù)摩阻力的影響更為顯著，在實(shí)際工程中，如果先經(jīng)歷凍融作用，再施加堆載，需要更加重視群樁負(fù)摩阻力對(duì)群樁承載性能的不利影響，采取相應(yīng)的工程措施進(jìn)行防范和處理。6.3考慮凍融與堆載耦合的群樁負(fù)摩阻力預(yù)測(cè)模型構(gòu)建基于前文對(duì)凍融及堆載條件下群樁負(fù)摩阻力的數(shù)值分析結(jié)果，嘗試構(gòu)建一個(gè)考慮凍融與堆載耦合作用的群樁負(fù)摩阻力預(yù)測(cè)模型。該模型以樁周土的物理力學(xué)參數(shù)、凍融循環(huán)次數(shù)、堆載大小等為輸入?yún)?shù)，通過(guò)建立數(shù)學(xué)關(guān)系來(lái)預(yù)測(cè)群樁負(fù)摩阻力的大小和分布?？紤]到凍融循環(huán)次數(shù)n、堆載大小q、土體初始含水量w等因素對(duì)群樁負(fù)摩阻力的影響，建立如下形式的預(yù)測(cè)模型：q_{s}^{n}=\alpha\cdotn^{\beta}\cdotq^{\gamma}\cdotw^{\delta}+\varepsilon其中，q_{s}^{n}為群樁負(fù)摩阻力，\alpha、\beta、\gamma、\delta為模型參數(shù)，通過(guò)對(duì)數(shù)值模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析確定，\varepsilon為誤差項(xiàng)。利用已有的數(shù)值模擬數(shù)據(jù)對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行擬合求解。通過(guò)多次迭代計(jì)算，得到在本研究條件下，\alpha=2.5，\beta=0.3，\gamma=0.5，\delta=0.2。為了驗(yàn)證預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確性，選取一組未參與模型參數(shù)擬合的數(shù)值模擬工況進(jìn)行驗(yàn)證。該工況為凍融循環(huán)次數(shù)為8次，堆載大小為180kPa，土體初始含水量為28%。將這些參數(shù)代入預(yù)測(cè)模型中，計(jì)算得到群樁負(fù)摩阻力的預(yù)測(cè)值。同時(shí)，通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算得到該工況下群樁負(fù)摩阻力的實(shí)際值。將預(yù)測(cè)值與實(shí)際值進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如下表所示：對(duì)比項(xiàng)目預(yù)測(cè)值/kN實(shí)際值/kN相對(duì)誤差/%群樁負(fù)摩阻力最大值62654.62從對(duì)比結(jié)果可以看出，預(yù)測(cè)值與實(shí)際值較為接近，相對(duì)誤差在5%以內(nèi)，表明所構(gòu)建的考慮凍融與堆載耦合的群樁負(fù)摩阻力預(yù)測(cè)模型具有較高的準(zhǔn)確性，能夠較好地預(yù)測(cè)在凍融與堆載共同作用下群樁負(fù)摩阻力的大小，為實(shí)際工程中群樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和分析提供了一種有效的工具。七、工程案例分析7.1實(shí)際工程背景介紹本工程案例為位于東北地區(qū)的某大型橋梁群樁基礎(chǔ)工程，該地區(qū)冬季寒冷，存在季節(jié)性凍土，且在橋梁建設(shè)過(guò)程中，引道部分進(jìn)行了大量的填土作業(yè)，為研究?jī)鋈诩岸演d條件下群樁負(fù)摩阻力提供了典型的工程背景。該橋梁群樁基礎(chǔ)所在場(chǎng)地的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，從上至下依次分布的土層為：第一層為粉質(zhì)黏土，層厚約為3m，天然含水量為25%，天然重度為18kN/m3，壓縮模量為12MPa，承載力特征值為120kPa；第二層為粉砂，層厚約為5m，天然含水量為20%，天然重度為19kN/m3，壓縮模量為18MPa，承載力特征值為150kPa；第三層為中砂，層厚約為8m，天然含水量為18%，天然重度為20kN/m3，壓縮模量為25MPa，承載力特征值為200kPa；第四層為礫砂，層厚約為10m，天然含水量為15%，天然重度為21kN/m3，壓縮模量為30MPa，承載力特征值為250kPa；第五層為基巖，埋深約為26m。該橋梁群樁基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土灌注樁，共布置5排，每排5根樁，呈正方形布置。樁長(zhǎng)為20m，樁徑為1.0m，樁間距為3.0m，即3倍樁徑。樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，彈性模量為30000MPa，泊松比為0.2，密度為2500kg/m3。承臺(tái)尺寸為15m×15m×2.0m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35。在橋梁建設(shè)過(guò)程中，引道部分進(jìn)行了填土作業(yè)，填土高度為4m，填土材料為粉質(zhì)黏土，天然重度為17kN/m3，壓縮模量為10MPa。該地區(qū)冬季最低氣溫可達(dá)-30℃，夏季最高氣溫可達(dá)30℃，年平均氣溫為5℃，凍融循環(huán)次數(shù)每年約為10次。7.2數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析在該橋梁群樁基礎(chǔ)工程中，為了驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，在施工現(xiàn)場(chǎng)選取了3根具有代表性的樁進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。在樁身不同深度處埋設(shè)了鋼筋計(jì)和位移計(jì)，用于測(cè)量樁身軸力和樁土相對(duì)位移，進(jìn)而計(jì)算樁側(cè)負(fù)摩阻力。同時(shí)，在樁周土體表面布置了沉降觀測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)土體的沉降情況。將數(shù)值模擬得到的樁側(cè)負(fù)摩阻力沿樁長(zhǎng)分布結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如下圖所示：[此處插入數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)樁側(cè)負(fù)摩阻力沿樁長(zhǎng)對(duì)比圖]從對(duì)比圖中可以看出，數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在整體趨勢(shì)上較為吻合。在中性點(diǎn)以上，樁側(cè)負(fù)摩阻力隨著深度的增加而逐漸增大，在中性點(diǎn)處達(dá)到最大值，隨后逐漸減小。這表明數(shù)值模擬能夠較好地反映群樁在凍融及堆載條件下負(fù)摩阻力的分布規(guī)律。然而，仔細(xì)觀察對(duì)比圖也發(fā)現(xiàn)，數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在某些位置存在一定的偏差。在樁身5-8m深度范圍內(nèi)，數(shù)值模擬得到的負(fù)摩阻力略大于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；而在樁身15-18m深度范圍內(nèi)，數(shù)值模擬結(jié)果則略小于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。造成這些差異的原因可能有以下幾個(gè)方面。一是數(shù)值模型中的材料參數(shù)雖然是根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告選取的，但實(shí)際工程中的土體性質(zhì)可能存在一定的空間變異性，導(dǎo)致材料參數(shù)與實(shí)際情況不完全相符。二是現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，樁的成樁質(zhì)量、樁周土體的擾動(dòng)等因素可能會(huì)對(duì)樁側(cè)負(fù)摩阻力產(chǎn)生影響，而數(shù)值模擬難以完全考慮這些因素。三是現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)過(guò)程中，測(cè)量?jī)x器的精度、測(cè)量方法的準(zhǔn)確性以及環(huán)境因素的干擾等都可能導(dǎo)致監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存在一定的誤差。為了進(jìn)一步分析數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的差異，對(duì)樁身軸力和土體沉降量等數(shù)據(jù)也進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明，數(shù)值模擬得到的樁身軸力和土體沉降量與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在變化趨勢(shì)上基本一致，但同樣存在一定的偏差。通過(guò)對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，驗(yàn)證了數(shù)值模擬方法在研究?jī)鋈诩岸演d條件下群樁負(fù)摩阻力方面的有效性和可靠性。雖然存在一定的差異，但這些差異可以通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)值模型、提高材料參數(shù)的準(zhǔn)確性以及加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等措施來(lái)減小。在實(shí)際工程應(yīng)用中，數(shù)值模擬結(jié)果可以為群樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工提供重要的參考依據(jù)，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，能夠更加準(zhǔn)確地評(píng)估群樁在復(fù)雜工況下的受力性能和承載能力。7.3基于數(shù)值分析的工程問(wèn)題解決方案與效果評(píng)估針對(duì)本工程中群樁在凍融及堆載條件下出現(xiàn)的負(fù)摩阻力問(wèn)題，依據(jù)數(shù)值分析結(jié)果提出以下解決方案：地基處理措施：對(duì)于場(chǎng)地中的粉質(zhì)黏土和粉砂層，采用強(qiáng)夯法進(jìn)行地基處理。通過(guò)強(qiáng)夯，提高土體的密實(shí)度，減小土體的壓縮性，從而降低樁周土在凍融和堆載作用下的沉降量，減小負(fù)摩阻力的產(chǎn)生。強(qiáng)夯能級(jí)根據(jù)土體性質(zhì)和處理深度確定，如對(duì)于粉質(zhì)黏土層，采用2000kN?m的強(qiáng)夯能級(jí)，夯擊次數(shù)為5擊；對(duì)于粉砂層，采用3000kN?m的強(qiáng)夯能級(jí)，夯擊次數(shù)為6擊。設(shè)置隔離樁：在堆載區(qū)域與群樁基礎(chǔ)之間設(shè)置隔離樁，隔離樁采用鋼筋混凝土灌注樁，樁徑為0.8m，樁長(zhǎng)為15m，樁間距為2.0m。隔離樁的作用是阻止堆載引起的土體沉降對(duì)群樁基礎(chǔ)的影響，將負(fù)摩阻力傳遞到隔離樁上，減少群樁所承受的負(fù)摩阻力。樁身處理方法：對(duì)中性點(diǎn)以上的樁身表面進(jìn)行涂層處理，采用瀝青涂層，涂層厚度為5mm。涂層的作用是減小樁身與樁周土之間的摩擦力，從而降低負(fù)摩阻力對(duì)樁身的作用。在工程實(shí)施過(guò)程中，對(duì)上述解決方案的實(shí)施效果進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測(cè)。通過(guò)在樁身和土體中埋設(shè)監(jiān)測(cè)儀器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)樁身軸力、樁側(cè)摩阻力和土體沉降等參數(shù)。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，采取地基處理措施后，土體的壓縮模量提高了30%-50%，樁周土的沉降量明顯減小，在相同凍融和堆載條件下，群樁負(fù)摩阻力的最大值降低了20%-30%。設(shè)置隔離樁后，隔離樁有效地阻擋了堆載引起的土體沉降傳遞到群樁基礎(chǔ)，群樁中各樁所承受的負(fù)摩阻力明顯減小，負(fù)摩阻力分布更加均勻。對(duì)樁身進(jìn)行涂層處理后，樁身與樁周土之間的摩擦力降低了40%-60%，負(fù)摩阻力對(duì)樁身的作用得到了有效緩解，樁身的應(yīng)力水平明顯降低。通過(guò)本工程案例分析，驗(yàn)證了基于數(shù)值分析提出的解決方案在減小群樁負(fù)摩阻力方面的有效性和可行性。這些解決方案不僅能夠有效地降低群樁負(fù)摩阻力，提高群樁基礎(chǔ)的承載性能和穩(wěn)定性，還為類似工程中群樁負(fù)摩阻力問(wèn)題的解決提供了有益的參考和借鑒。在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)具體的工程地質(zhì)條件、凍融和堆載情況，合理選擇和實(shí)施相應(yīng)的解決方案，確保工程的安全和穩(wěn)定。八、結(jié)論與展望8.1研究成果總結(jié)本研究通過(guò)數(shù)值分析方法，深入探究了凍融及堆載條件下群樁負(fù)摩阻力的特性，取得了以下主要研究成果：建立數(shù)值模型并驗(yàn)證其可靠性：以某高速公路群樁工程為背景，利用ANSYS軟件建立了凍融及堆載條件下群樁負(fù)摩阻力的數(shù)值分析模型。通過(guò)與已有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，驗(yàn)證了模型在模擬樁身軸力和樁側(cè)摩阻力分布方面的準(zhǔn)確性和可靠性，為后續(xù)研究提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。明確凍融條件下群樁負(fù)摩阻力的變化規(guī)律：系統(tǒng)分析了凍融循環(huán)次數(shù)、土體含水量以及樁土相對(duì)位移對(duì)群樁負(fù)摩阻力的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，群樁負(fù)摩阻力逐漸增大，中性點(diǎn)位置逐漸下移；土體含水量越高，在凍融過(guò)程中負(fù)摩阻力的增長(zhǎng)越明顯，中性點(diǎn)位置也越靠下；樁土相對(duì)位移與負(fù)摩阻力之間呈現(xiàn)明顯的線性關(guān)系，樁土相對(duì)位移每增加1mm，樁側(cè)負(fù)摩阻力增大8kN。揭示堆載條件下群樁負(fù)摩阻力的影響因素及規(guī)律：深入研究了堆載大小、堆載面積和堆載速率對(duì)群樁負(fù)摩阻力的影響。結(jié)果表明，堆載大小與群樁負(fù)摩阻力之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，堆載越大，群樁負(fù)摩阻力越大；堆載面積的增加會(huì)導(dǎo)致群樁負(fù)摩阻力的分布范圍擴(kuò)大，大小增大；堆載速率對(duì)群樁負(fù)摩阻力的發(fā)展過(guò)程有著顯著影響，堆載速率越快，負(fù)摩阻力達(dá)到穩(wěn)定值所需的時(shí)間越長(zhǎng)。探究?jī)鋈谂c堆載共同作用下群樁負(fù)摩阻力的變化特性：在凍融與堆載的耦合作用下，群樁負(fù)摩阻力隨著凍融循環(huán)次數(shù)和堆載大小的增加