单桩基础在非饱和砂与饱和砂中的水平加载响应对比

摘要

大直径单桩是海上风机最常见的基础类型。目前，针对砂土中单桩基础水平承载性能的试验研究大部分是在非饱和砂中开展的，而海床土实际上处于饱和状态。因此，有必要探讨单桩基础在非饱和砂中的响应能否反映其在饱和砂中的真实特性。为此，在非饱和砂与饱和砂中分别开展两个系列的对比性单桩基础水平加载模型试验，每个系列均包括1个单调加载与2个循环加载工况；水平荷载通过伺服电机作用于上部加长段，并通过荷载转移作用于单桩基础。试验结果表明，单桩基础在非饱和砂与饱和砂中的单调水平受力响应较相似，但在循环加载条件下表现出显著差异。在非饱和砂中，土体基质吸力的存在使桩周土体在循环荷载作用下逐渐形成孔隙，桩-土刚度弱化效应显著；而在饱和砂中，土体裂隙发育不明显，桩-土刚度循环弱化效应不显著。研究结果揭示砂土循环弱化效应的成因，可降低饱和砂中海上风机基础的设计成本，对实际工程具有重大意义。

关键词

单桩基础 / 模型试验 / 饱和砂 / 循环弱化