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长期遭受水平作用力的桩基础,其水平载荷能力是直接影响桩基安全稳定的关键性因素。水平受荷桩的承载能力主要受桩身性质与地基土体性质控制,其中地基土的水平抗力系数的比例系数m值是关系到桩-土相互作用的地基土的物理参数,是衡量地基土体水平抗力大小的物理量,也是计算桩基水平承载力的参数值。地基土体性质是影响m值的主要因素,不同土性、不同设计要求m值取值不尽相同;对于甲级设计要求建筑桩基需要通过现场单桩水平静载试验获取m值,而大部分一般建筑桩基则通过规范经验取值与工程类比综合确定,因此m值的取值是否合理直接关系到水平受荷桩的承载力设计是否恰当。本文基于西南山区输电线塔基出现最多的碎石土地基开展m值取值研究;而碎石土分类广,性质差异性大,规范取值范围大,综合选取随意性大;经文献查阅后发现密实度与含石量是影响碎石土性质的主要两个因素,其不同性状碎石土地基桩-土相互作用下表观m值取值差异大,不同性状碎石土地基能够发挥的极限水平抗力大小也欠缺研究。因此本文采用室内物理模拟试验方法,针对不同性状碎石土地基进行表观m值与本底m值取值探讨,设计并开展了改变碎石土地基密实度、含石量及桩宽的单桩水平静载荷模型试验与水平压缩试验,主要得到以下结论与认识:(1)单桩水平静载荷试验得到的表观m值是由地基土体性质控制的地基系数。密实度的变化对m值的影响最显著,其次是含石量,而桩宽的变化几乎对表观m值几乎不影响。碎石土密实度Dr每增加20% ,表观m值提高1.83倍,在Dr=60.0%的碎石土地基表观m值为175.61MN/m4。含石量P5每增加10% ,表观m值提高1.24倍。(2)桩基在水平力作用下的临界荷载Hcr与极限荷载Hu随密实度Dr、含石量P5及桩宽的增加而增大。最松散的土体性质最差,桩顶容许位移最小。密实度及含石量较高的土体在高水平荷载作用下土体的变形主要由粗颗粒之间的错动产生。含石量高的碎石土偏于硬化,可以有效提高土体水平承载能力。(3)m值是由地基土体性质直接影响的土体本底物理量参数,反应地基土体水平抗力与水平应变的关系规律,密实度对碎石土本底m值的影响最为显著,随密实度的增大m值会明显增大。工程结构的作用使得土体不能完全发挥其水平抗力性能,从而使得出m值偏小,在无桩身作用下进行水平压缩可以获得最大的本底m值。比较两种试验获得的m值,水平压缩载荷试验获取的本底m值比表观m值要大,更能反应碎石土的水平抗力性能;一般本底m值比表观m值大1.37倍,相比相同桩宽、相同密实度碎石土地基,不同加载方式得到的m值也有较大差别,桩身挤压土体量越多m值越大。(4)碎石土地基水平受荷单桩泥面位移x与表观m值呈现为非线性的幂指数关系,关系式为m=bm(x/B×103)-1.038,bm取值参考表5-5 ,碎石土地基幂指数平均k值为-1.038。(5)利用综合刚度原理提出的双参数法分析各密实度单桩静载模型试验数据进行计算分析,土抗力系数K随深度非线性变化,K=mz0.7。对于碎石土地基在1/n=0.7时计算得到的各内力最贴切实测数据桩土综合刚度比桩身刚度要小,在碎石土地基中桩土之间是负附着形式作用,桩的一部分是作为土体。