季节冻融条件下新型筏板地基承载特性的模型试验研究及数值分析

摘要

岛状冻土地区地基经历季节冻融后土体强度急剧降低,道路上易产生不均匀沉降现象,本文提出了新型筏板结构用于岛状冻土地区道路。为了研究岛状冻土地区新型筏板地基的承载特性,本文通过对室内新型筏板地基模型进行冻融,采用分级加载试验和数值模拟方法,分析了新型筏板地基的承载特性,及冻胀融沉对地基模型的沉降特性、内部应力分布及筏板应变分布规律的影响。结果表明,新型筏板的承载作用极大地缓解了地基变形量,且整体上减小了一定深度范围内的地基应力,由此说明筏板是作为地基“加固结构”的形式存在;筏板较大的刚度使承受荷载向外围传递,降低了筏板中心位置处地基反力;新型筏板应变呈中间大两边小的U型分布,且纵向应变高于横向应变,说明变形更多地沿筏板纵向传递;冻融对土体结构产生严重破坏,导致地基沉降大幅增加;筏板-土体系统作为荷载的主要载体,当土体强度衰减时,筏板应变随之增大;冻融循环造成地基一定深度范围内应力的增加,与冻融循环作用深度范围一致,且随着荷载水平的增加影响程度愈加显著。此外,数值模拟结果与试验结果具有较好的一致性,本文数值模拟方法可用于分析新型筏板地基受力特征。