土体侧移作用下桩基侧向极限土压力及群桩效应研究

深基坑开挖引起土体侧移，引起邻近桩基的附加弯矩和位移，影响桩基承载性能，是工程中迫切需要解决的问题，虽然被动桩有较多的计算方法，但桩侧土压力及分布尚不能较准确估算，通过对桩侧土压力的研究可以改进被动桩的设计与分析、加深桩基与运动土体间相互作用机理认识。通过数值模拟、室内试验进行下面内容研究：单桩方面，研究桩端约束、桩土接触粗糙度、埋置深度、桩基柔度等对桩侧极限土压力影响；土体模量等参数对达到极限土压力所需桩土相对位移的影响；桩基中部挠曲对极限土压力沿桩长分布影响，包括土拱效应是否存在，土压力沿桩长变化的土-桩荷载传递机理等。在群桩方面，进行土体侧移作用下多桩遮拦效应对桩侧极限土压力影响研究，就桩基数目、基桩位置、间距、桩径、桩基柔度等进行遮拦效应的分析；另外还有土体侧移作用下土拱效应对桩侧极限土压力影响研究。现场测试将结合实际工程，进行土压力、桩-土相对位移等的实测，对研究成果进行验证。

土体侧移作用下的被动桩早期主要是阻滑桩、邻近堤坝的桥台下桩基等，当前基坑开挖、盾构推进导致的土体侧移会引起邻近桩基产生附加弯矩和位移，而混凝土桩设计时并没有考虑其承受水平荷载的能力。被动桩侧向极限土压力的研究对于解决被动桩与周围土体之间的相互作用，具有重要的意义，在先前学者研究的基础上，主要从以下几方面进行了研究：.(1)被动单桩侧向土压力的三维数值研究，研究土体位移量、桩周粘结力、桩土相对刚度对桩侧极限土压力影响，不仅对桩侧极限土压力沿桩长分布进行了验证，而且发现在浅层土体和深层土体内达到极限土压力时所需的土体位移量不同，并提出了达到桩侧极限土压力时所需要的桩土相对位移δ-E/Cu关系，另外对中等刚度桩，在土体位移较小时桩基中部土压力会减小，但当土体位移充分增大后，桩侧极限土压力分布和刚性桩时很接近。.(2)被动双桩桩侧土压力群桩效应三维数值研究，对双桩中心线与土体位移方向平行的刚性被动双桩进行了研究，两桩侧向土压力均小于单桩，呈近桩大、远桩小，双桩时桩侧极限土压力所需的桩土相对位移量明显增加。研究了不同土体位移量、不同桩间距时遮拦效应和加筋效应对近桩和远桩的桩侧土压力影响，得到浅层土体和深层土体内加筋和遮拦效应规律；当桩间距增大至6D时群桩效应基本消失。通过与实验数据的比较，认为桩基截面形状可能对发挥被动桩群桩效应所需要的桩间距有较大影响。.(3)被动群桩的平面应变数值研究方面，单排桩中土拱效应是桩侧土压力的主要影响因素，而土拱主要受桩间距影响；双排桩中同时受遮拦效应和土拱效应影响，桩间距2D~8D时桩间距增大会引起加筋和遮拦效应增强、影响范围增大，排间距的增大会使加筋和遮拦效应降低，排间距达到6D后加筋和遮拦效应消失。.(4) 基坑开挖对邻近单桩和双桩影响的三维数值研究方面，主要对不同围护墙体刚度、桩顶约束、桩基刚度、距离基坑距离、竖向荷载、桩基长度、双桩自由、双桩带承台等对桩基的位移、弯矩、剪力、桩侧土压力、p-δ曲线的影响规律进行了研究。.(5)被动桩模型试验研究，研发设计被动桩基模型试验台，对不同滑移土层和嵌固深度时的被动桩内力位移及破坏模式进行研究，对不同桩顶约束条件，不同轴向荷载及群桩情况进行研究。.研究了单群桩桩侧土压力及群桩效应规律，结合深基坑开挖对邻近桩基影响这一工程问题进行了研究，对于被动桩问题的解决有一定的推动作用。