李雨潤(rùn)，魯元森，陳華斌，趙英濤

（1.河北工業(yè)大學(xué)土木與交通學(xué)院，天津 300401；2.河北省土木工程技術(shù)研究中心，天津 300401；3.邢臺(tái)路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，邢臺(tái) 054001）

引言

樁基礎(chǔ)與其他基礎(chǔ)形式相比具有眾多優(yōu)點(diǎn)，其作為深基礎(chǔ)的一種，能夠廣泛的應(yīng)用于各類荷載作用和復(fù)雜地質(zhì)條件。因此，在我國(guó)眾多基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，例如道路橋梁、港口海岸、海上風(fēng)電與采油平臺(tái)等工程，樁基礎(chǔ)均得到了普遍應(yīng)用。自然環(huán)境中這些工程難免會(huì)受到地震的危害，地震作用下樁基承受的主要水平動(dòng)力荷載一般有振動(dòng)荷載、風(fēng)荷載以及波浪運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的水平荷載等［1］。1995年的阪神地震掀起了人們對(duì)于地基土液化引起地基土喪失承載能力，進(jìn)而導(dǎo)致樁基礎(chǔ)發(fā)生破壞，并直接引發(fā)上部結(jié)構(gòu)損壞甚至使上部結(jié)構(gòu)發(fā)生傾覆的研究的新高峰［2］。在液化土中，目前對(duì)樁-土之間的動(dòng)力相互作用的研究所采用的研究方法主要有三種，分別是室內(nèi)模型試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)足尺試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算［3］。其中室內(nèi)模型試驗(yàn)是應(yīng)用較為廣泛的研究方法，原因是模型試驗(yàn)?zāi)軌蜉^為真實(shí)的還原樁基礎(chǔ)在地震作用下原型樁的樁-土相互作用，揭示原型樁在地震荷載作用下的樁-土相互作用機(jī)理。目前國(guó)際上采用的比較普遍并且先進(jìn)的室內(nèi)研究試驗(yàn)方法主要有離心振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)和常重力振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)兩種［4］。

1999 年ZHANG［5］等采用離心機(jī)試驗(yàn)，通過控制模型樁與原型樁的相似比，研究了單根斜樁與多根斜樁即斜群樁的橫向承載能力，并根據(jù)樁身周圍土體的極限抗壓強(qiáng)度、地基的初始模量和仰斜式擋土墻的被動(dòng)土壓力理論對(duì)REESE［6］等首次提出的直樁與斜樁樁-土相互作用P-Y滯回曲線法進(jìn)行了修正，從而使得P-Y滯回曲線法能夠更加適用于直樁與斜樁的動(dòng)力研究。YANG［7］通過連接實(shí)驗(yàn)P-Y 滯回曲線的峰值點(diǎn)，提出了致密砂的偽靜力分析的動(dòng)態(tài)P-Y 主干曲線作為雙曲函數(shù)，其對(duì)應(yīng)于最大土壤阻力。李雨潤(rùn)等［8］基于飽和砂土中3×3 群樁常重力振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，利用OpenSees 平臺(tái)建立了相應(yīng)的群樁數(shù)值模擬模型，驗(yàn)證了OpenSees軟件在研究樁基動(dòng)力響應(yīng)特征方面的可行性。劉春輝等［9］通過數(shù)值模型的方法對(duì)液化側(cè)擴(kuò)流場(chǎng)地橋梁群樁效應(yīng)進(jìn)行了詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)群樁與單樁相比其樁頂位移和樁身彎矩隨樁間距的增加出現(xiàn)了不同程度的變化。梁發(fā)云等［10］通過離心振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)M了不同高度程度情況下上部結(jié)構(gòu)及承臺(tái)慣性作用對(duì)樁身彎矩分布的影響。景立平［11］等針對(duì)樁-土-結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律和抗震性能，開展了地震荷載作用下核電樁基結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬研究，為核電樁基結(jié)構(gòu)的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

鑒于上述研究，有必要在國(guó)內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究不同厚度飽和砂土中樁-土動(dòng)力相互作用機(jī)理。因此，本文在常重力振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)群樁-承臺(tái)結(jié)構(gòu)模型按一定的比例尺進(jìn)行了相似的對(duì)比設(shè)計(jì)。通過輸入峰值加速度為0.15 g 的正弦波，重點(diǎn)對(duì)不同厚度飽和砂土中樁群的P-Y 滯回曲線規(guī)律進(jìn)行了研究。研究成果具有重要的科學(xué)意義，可為工程樁基抗震設(shè)計(jì)提供參考。

1 試驗(yàn)方案

1.1 振動(dòng)臺(tái)及模型箱

此次試驗(yàn)所采用的振動(dòng)臺(tái)，為由中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所和美國(guó)ANCO 共同研發(fā)的新型電磁驅(qū)動(dòng)全數(shù)字化抗震仿真測(cè)試系統(tǒng)。本試驗(yàn)采用的小型剪切模型箱，能較好地集中剛性模型箱和柔性模型箱各自的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)因?yàn)槟Ｐ拖潴w在振動(dòng)過程中可能會(huì)引起箱體各層間的橫向相對(duì)位移，因而可借助加裝阻尼器塊和在箱體外部設(shè)置限位器塊來對(duì)箱體各層間的側(cè)向移動(dòng)加以控制，從而使邊界效應(yīng)降低，增加試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。模型箱整體箱體尺寸為0.8 m×0.6 m×0.5 m，質(zhì)量為480 kg。為了模擬樁底部的持力層，事先準(zhǔn)備好一塊打好孔的厚度約為50 mm 的橡膠墊鋪設(shè)在模型箱的底部，然后把制作好的樁基模型的樁底插入預(yù)先留設(shè)的橡膠墊孔洞中，最后用環(huán)氧樹脂進(jìn)行修復(fù)固定即可。將粉質(zhì)粘土均勻的撒落在飽和砂土地基土層的表面作為覆蓋層，撒落厚度約為50 mm，以此來模擬樁基在分層土體中的自然狀態(tài)［10］。振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)主體設(shè)備和小型剪切模型箱如圖1所示。

圖1 振動(dòng)臺(tái)和模型箱Fig.1 Shaking table and model box

1.2 模型相似比設(shè)計(jì)

為了盡可能準(zhǔn)確地反映原型樁的樁土相互作用，根據(jù)模型樁與原型樁的相似尺寸關(guān)系來設(shè)計(jì)模型樁的尺寸。在振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，用細(xì)鐵砂填充有機(jī)玻璃樁上部結(jié)構(gòu)的空心部分，以此來滿足樁的配重。根據(jù)Buckingham π 定理，以密度ρ、長(zhǎng)度L 及楊氏模量E 三個(gè)物理量為基本，其他物理量可以由上面提到的三個(gè)基本量進(jìn)行推導(dǎo)。本試驗(yàn)的模型樁與原型樁的比例關(guān)系為1：25，原型與模型的相似系數(shù)及相互關(guān)系如表1所示。

表1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛣?dòng)力相似關(guān)系及相似系數(shù)Table 1 Dynamic similarity coefficient and similar relationship of the experimental model

為了使飽和砂土地基得到較好的液化效果，本次試驗(yàn)制備土樣的砂土為福建標(biāo)準(zhǔn)砂，砂土參數(shù)如下表2所示。

表2 試驗(yàn)用砂土參數(shù)Table 2 Sand parameters for experiment

試驗(yàn)?zāi)Ｐ惋柡偷鼗捎蒙坝攴ㄗ陨隙路秩龑又苽洌陨隙旅繉拥暮穸确謩e為120 mm、140 mm 和120 mm。在飽和地基分層制備的過程中，將各測(cè)量傳感器按試驗(yàn)設(shè)計(jì)的位置分層埋設(shè)在砂樣中。本次試驗(yàn)飽和砂土水位處于上覆粉質(zhì)黏土與下層砂土之間。砂土顆粒級(jí)配曲線如圖2所示。

圖2 砂土顆粒級(jí)配曲線Fig.2 Particle size distribution curves of sand

1.3 試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)

試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜆稙?×2 直群樁與斜群樁，樁體制作采用的材料為空心有機(jī)玻璃管，各樁呈等間距對(duì)稱布置，樁間距離大約為60 mm。樁的內(nèi)徑為20 mm，外徑為30 mm，壁厚5 mm，樁長(zhǎng)為0.72 m，楊氏模量為2.20 GPa，邊樁與承臺(tái)邊緣的距離為25 mm。承臺(tái)使用的制作材料為鐵塊，其尺寸為150 mm×150 mm×40 mm，樁頂與承臺(tái)通過圓形套筒結(jié)構(gòu)相連接，為了使兩者連接更穩(wěn)固，承臺(tái)的內(nèi)徑略大于有機(jī)玻璃管的外徑。上部結(jié)構(gòu)形式為單柱-質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)、圓形套筒和承臺(tái)鐵塊的總質(zhì)量約為12 kg。試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿鐖D3所示。

圖3 試驗(yàn)?zāi)Ｐ虵ig.3 Tests model

1.4 傳感器監(jiān)測(cè)及布置

試驗(yàn)中需監(jiān)測(cè)飽和砂土的孔隙水壓力、土層的變形以及樁身各點(diǎn)的應(yīng)變等參數(shù)。因此，在試驗(yàn)中布置了孔隙水壓力傳感器、FBG 光纖光柵傳感系統(tǒng)等。本試驗(yàn)采用FBG 傳感系統(tǒng)測(cè)量樁身的微應(yīng)變，其工作原理是通過對(duì)試驗(yàn)過程中的波長(zhǎng)變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而計(jì)算出模型樁的樁身應(yīng)變。該光纖光柵傳感系統(tǒng)可以同時(shí)測(cè)量左前樁和右前樁在振動(dòng)過程中的動(dòng)態(tài)應(yīng)變。為了監(jiān)測(cè)土體位移，在砂土中設(shè)置柔性梁，在梁上設(shè)置5個(gè)等間距的光柵點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，間隔距離為8 cm，具體布設(shè)如圖4所示。

圖4 試驗(yàn)傳感器布置圖（單位：mm）Fig.4 Tests sensors layout（Unit：mm）

1.5 試驗(yàn)工況

本試驗(yàn)為群樁在正弦波作用下非液化土、300 mm 厚和380 mm 厚兩種厚度飽和砂土中的試驗(yàn)。基于之前的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)液化規(guī)律，本次選用的正弦波峰值加速度大小為0.15 g，頻率為3 Hz，振動(dòng)方向?yàn)槟媳毕?。三種工況的地震動(dòng)時(shí)程均相同，土的性質(zhì)以及飽和砂土的厚度不同。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析原理

在振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)進(jìn)行的過程中，土體位移、樁身的側(cè)向力以及位移等數(shù)據(jù)通過FBG 光柵采集系統(tǒng)獲得。其中側(cè)向力及以及位移分別通過對(duì)彎矩進(jìn)行微分和積分求得，詳細(xì)計(jì)算方法在李雨潤(rùn)等［13］學(xué)者的文章中有詳細(xì)說明，在此就不再贅述。對(duì)樁身數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)選取了兩個(gè)光柵采集點(diǎn)作為分析點(diǎn)。將距離固定端為0.126 m的分析點(diǎn)定義為位置1，將距離固定端為0.205 m的分析點(diǎn)定義為位置2。

對(duì)于下文中P-Y 滯回曲線規(guī)律的對(duì)比研究，采用全時(shí)程P-Y 滯回曲線與三個(gè)時(shí)間段P-Y 滯回曲線共同研究的方法。三個(gè)時(shí)間段依據(jù)上下層孔壓比進(jìn)行選取。不同位置孔壓比是通過該層超靜孔隙水壓力與上覆土體有效應(yīng)力的比值得到的。由圖5 可以看出，在正弦波激勵(lì)下，上層、下層孔壓比呈現(xiàn)出相近的變化趨勢(shì)，在5 s 左右開始急速上升，在7 s 左右達(dá)到最大值，隨著時(shí)間的推移，孔壓比一直在1.0 上下浮動(dòng)，在此期間飽和砂土發(fā)生液化現(xiàn)象。在15 s 左右振動(dòng)結(jié)束，孔隙水壓力隨著孔隙水的排出而逐漸消散，孔壓比也漸漸減小。

圖5 正弦波輸入下孔壓比時(shí)程Fig.5 Time history of pore pressure ratio for sine wave input

2.2 群樁在不同位置處P-Y滯回曲線對(duì)比研究

為了研究直斜群樁在不同位置處P-Y 滯回曲線的規(guī)律，對(duì)位置1 和位置2 處的群樁全時(shí)程P-Y 滯回曲線進(jìn)行了對(duì)比研究。

圖6 干砂中直群樁全時(shí)程P-Y滯回曲線Fig.6 Full-time P-Y curve of straight group piles in dry sand

在干砂工況中，兩個(gè)位置處的P-Y 滯回曲線呈現(xiàn)出一致的規(guī)律，P-Y 滯回曲線呈現(xiàn)出扁平的橢圓形狀，呈中心對(duì)稱。振動(dòng)過程中，兩個(gè)位置處P-Y 滯回曲線的主斜率均未發(fā)生較大變化，并且不同周期內(nèi)的P-Y滯回曲線相互重合。位置1和位置2處樁身最大側(cè)向力依次為371.96 kN/m 和292.24 kN/m。位置1和位置2處樁-土相對(duì)位移峰值依次為0.30 mm和0.77 mm。

在300 mm 飽和砂土中，兩個(gè)位置處的P-Y 滯回曲線在振動(dòng)初期呈現(xiàn)出較為細(xì)長(zhǎng)的橢圓形狀，位移變化較小而側(cè)向力急劇增大，位置1和位置2處樁身側(cè)向力峰值依次為465.45 kN/m和350.48 kN/m。在振動(dòng)中后期，P-Y 滯回曲線呈現(xiàn)出傾斜的“S”形狀，位移不斷增大，位置1 和位置2 處樁-土相對(duì)位移峰值依次為2.76 mm和5.46 mm。

圖7 300 mm飽和砂土中直群樁全時(shí)程P-Y滯回曲線Fig.7 Full-time P-Y curve of straight group piles in 300 mm liquefied sand

圖8 380 mm飽和砂土中直群樁全時(shí)程P-Y滯回曲線Fig.8 Full-time P-Y curve of straight group piles in 380 mm liquefied sand

在380 mm 飽和砂土中，兩個(gè)位置處的P-Y 滯回曲線呈現(xiàn)出相似的規(guī)律，P-Y 滯回曲線在振動(dòng)初期沒有呈現(xiàn)出一定規(guī)律，隨著正弦波的激勵(lì)，樁身所受到的側(cè)向力與位移逐漸增大，呈現(xiàn)出螺旋形狀，P-Y 滯回曲線的主斜率不斷減小。位置1和位置2處樁身側(cè)向力峰值分別為228.72 kN/m和146.86 kN/m，位移峰值分別為8.14 mm和19.18 mm。

檢驗(yàn)社會(huì)主義核心價(jià)值觀的中國(guó)高考命題選擇優(yōu)勢(shì)，其中蘊(yùn)含著許多值得繼承和發(fā)展的傳統(tǒng)文化優(yōu)秀品質(zhì)。貫穿2015-2017年全國(guó)高考“中國(guó)傳統(tǒng)文化主流意識(shí)形態(tài)的演變”的高考命題重點(diǎn)。弘揚(yáng)儒學(xué)對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)文化和現(xiàn)實(shí)生活的深刻影響,發(fā)揮當(dāng)前社會(huì)轉(zhuǎn)型和民族復(fù)興中的教育作用,特別是通過與社會(huì)熱點(diǎn)或現(xiàn)實(shí)社會(huì)生活的密切接觸或與西方的突出現(xiàn)象進(jìn)行整合優(yōu)化，形成了完整的中華傳統(tǒng)文化知識(shí)體系。深入回顧歷史、中外文化發(fā)展關(guān)系,準(zhǔn)確把握歷史發(fā)展的基本脈絡(luò),在科學(xué)發(fā)展歷史觀指導(dǎo)下深度挖掘傳統(tǒng)經(jīng)典的命題測(cè)試重點(diǎn)，從而創(chuàng)新高考新課程標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家考試的有效方法。

圖9 干砂中斜群樁全時(shí)程P-Y滯回曲線Fig.9 Full-time P-Y curve of inclined group piles in dry sand

在干砂中，兩個(gè)位置處的P-Y 滯回曲線呈現(xiàn)出近似橢圓形狀，呈中心對(duì)稱，隨著正弦波的輸入，斜群樁的樁身側(cè)向力與位移不斷增加，位置1 和位置2 處樁身最大側(cè)向力依次為16.38 kN/m 和10.36 kN/m，位移峰值依次為0.12 mm和0.25 mm。

圖10 300 mm飽和砂土中斜群樁全時(shí)程P-Y滯回曲線Fig.10 Full-time P-Y curve of inclined group piles in 300 mm liquefied sand

在300 mm 飽和砂土中，兩個(gè)位置處的P-Y 滯回曲線呈現(xiàn)出一致的規(guī)律，在整個(gè)振動(dòng)過程中P-Y 滯回曲線呈現(xiàn)出橢圓形狀，呈中心對(duì)稱，其P-Y 滯回曲線的主斜率隨著激勵(lì)的進(jìn)行而不斷減小，位置1 和位置2 處樁身受到的側(cè)向力峰值依次為97.23 kN/m和71.59 kN/m。位置1和位置2處相應(yīng)的樁-土相對(duì)位移峰值依次為1.63 mm和2.94 mm。

圖11 380 mm飽和砂土中斜群樁全時(shí)程P-Y滯回曲線Fig.11 Full-time P-Y curve of inclined group piles in 380 mm liquefied sand

在380 mm飽和砂土中，兩個(gè)位置處的P-Y滯回曲線呈現(xiàn)出一致的規(guī)律，在振動(dòng)初期，P-Y滯回曲線呈現(xiàn)出細(xì)長(zhǎng)的橢圓形，位置1和位置2處樁身側(cè)向力依次達(dá)到峰值75.64 kN/m和54.45 kN/m。在振動(dòng)中期P-Y滯回曲線呈現(xiàn)出的橢圓形面積增大，主斜率減小，位置1和位置2處樁-土相對(duì)位移依次增大達(dá)到峰值4.36 mm和7.89 mm。

綜上所述：直斜群樁P-Y 滯回曲線隨著位置點(diǎn)的變化呈現(xiàn)出一致的規(guī)律，即群樁受到的側(cè)向力和樁-土相對(duì)位移與樁身的埋深有關(guān)，隨著樁身埋深的增加，樁身的側(cè)向力呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì)，而樁-土相對(duì)位移呈現(xiàn)出增大的趨勢(shì)。P-Y 滯回曲線的主斜率與樁側(cè)土體的剛度成正比。在非液化砂土中，P-Y 滯回曲線的主斜率變化較小，說明在振動(dòng)輸入過程中，樁周土體剛度并未發(fā)生顯著的降低；在兩種不同厚度的飽和砂土試驗(yàn)過程中，P-Y 滯回曲線主斜率在振動(dòng)輸入初期較大，隨著振動(dòng)輸入時(shí)長(zhǎng)增加呈現(xiàn)出不斷下降的趨勢(shì)，樁側(cè)土體的剛度逐漸減小。

2.3 直群樁與斜群樁的P-Y滯回曲線對(duì)比研究

本次P-Y 滯回曲線分析所選取的三個(gè)時(shí)間段主要針對(duì)液化初期，即孔壓比增長(zhǎng)的時(shí)段，最終確定選取5.00～5.34 s，6.00～6.34 s，6.60～6.94 s三個(gè)振動(dòng)周期為三個(gè)時(shí)間段進(jìn)行分析。將上述三個(gè)時(shí)間段對(duì)應(yīng)的PY 滯回曲線置于雙坐標(biāo)系之中進(jìn)行對(duì)比分析，分析位置點(diǎn)選為位置1。其中直群樁P-Y 滯回曲線為黑色，刻度顯示于縱軸左側(cè)，斜群樁P-Y滯回曲線為紅色，刻度顯示于縱軸右側(cè)。

圖12 直群樁與斜群樁P-Y滯回曲線Fig.12 P-Y curve of straight group piles and inclined group piles（position 1）

在干砂工況中，直群樁與斜群樁P-Y 滯回曲線呈現(xiàn)出橢圓的形狀，并且每個(gè)時(shí)間段的P-Y 滯回曲線所形成的包絡(luò)面積也相差不大，表明樁身在振動(dòng)過程中的耗能比較相近。在兩種不同厚度飽和砂土中，斜群樁在三個(gè)時(shí)間段的P-Y 滯回曲線所形成的包絡(luò)面積也相差不大，只是主斜率發(fā)生了一定的變化。而直群樁在第一時(shí)間段的側(cè)向力迅速增大，樁-土相對(duì)位移較小，在第二和第三時(shí)間段，孔隙水壓力不斷上升到峰值，樁-土相對(duì)位移迅速增大，P-Y 滯回曲線所形成的包絡(luò)面積較第一時(shí)間段顯著增大。同時(shí)，在兩種不同厚度飽和砂土中，直群樁P-Y滯回曲線所形成的包絡(luò)面積遠(yuǎn)大于斜群樁。

綜上所述：在干砂和兩種不同厚度飽和砂土中，直群樁所形成P-Y 滯回曲線的最大側(cè)向力、最大位移以及包絡(luò)面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于斜群樁，直群樁在振動(dòng)過程中的耗能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于斜群樁，表明斜群樁在抵抗橫向作用力方面較直樁有一定縮小效應(yīng)并且能夠吸收橫向荷載，在抵抗橫向作用力方面表現(xiàn)出的性能更加出色。

2.4 直斜群樁在不同厚度飽和砂土中P-Y滯回曲線規(guī)律

為了對(duì)比研究直斜群樁在非液化土和不同厚度飽和砂土中P-Y曲線的規(guī)律，將第三時(shí)間段6.60～6.94 s的P-Y曲線放在同一坐標(biāo)系之中進(jìn)行分析。

通過對(duì)比圖可以發(fā)現(xiàn)，無論是直群樁還是斜群樁，飽和砂土中群樁的P-Y 滯回曲線所形成的包絡(luò)面積大于非液化土，表明液化土中群樁的耗能高于非液化土，這是由于飽和砂土在正弦波的輸入下發(fā)生液化，土體懸浮于水中進(jìn)而喪失承載能力，橫向承載力主要由樁身承擔(dān)，而在非液化土中橫向承載力由樁和干砂共同承擔(dān)，進(jìn)而導(dǎo)致樁身在液化土體中的耗能較非液化土體顯著增加。同時(shí)，380 mm厚飽和砂土中群樁的P-Y滯回曲線所形成的包絡(luò)面積大于300 mm 厚飽和砂土中群樁的P-Y 滯回曲線所形成的包絡(luò)面積，表明隨著飽和砂土厚度的增加，樁身的橫向動(dòng)力響應(yīng)變得更加顯著，使得樁身的耗能也隨之增加。與此同時(shí)，380 mm厚飽和砂土中樁-土之間的相對(duì)位移大于300 mm 厚飽和砂土中樁-土之間的相對(duì)位移，表明隨著飽和砂土厚度的增加，樁土之間的互推作用變得更加顯著。隨著飽和砂土的增加，P-Y 滯回曲線主斜率減小，樁側(cè)土體剛度減小。

圖13 直群樁在不同類型砂土中P-Y滯回曲線Fig.13 P-Y curve of straight group piles in different types of sand

圖14 斜群樁在不同類型砂土中P-Y滯回曲線Fig.14 P-Y curve of inclined group piles in different types of sand

3 結(jié)論

本文主要開展了非液化砂土和300 mm、380 mm兩種厚度飽和砂土中2×2直斜群樁的樁-土相互作用規(guī)律試驗(yàn)研究，通過輸入峰值加速度為0.15 g的正弦波，繪制了反應(yīng)樁-土相互作用的P-Y滯回曲線，得出的主要結(jié)論如下：

（1）在非液化土中，P-Y 滯回曲線主斜率變化較小，表明樁周圍土體的剛度并未發(fā)生顯著變化；而在兩種不同厚度飽和砂土中，P-Y滯回曲線主斜率在逐漸減小，表明隨著振動(dòng)的輸入，樁側(cè)土體的剛度逐漸減小。

（2）隨著樁身埋置深度的增加，樁身受到的側(cè)向力逐漸減小，而樁土相對(duì)位移則逐漸增大。

（3）直群樁P-Y 滯回曲線的側(cè)向力、位移峰值以及包絡(luò)面積遠(yuǎn)大于斜群樁，說明直群樁在振動(dòng)過程中的耗能遠(yuǎn)高于斜群樁，斜群樁對(duì)于橫向荷載有縮小效應(yīng)，表明斜群樁在抵抗橫向荷載作用方面較直群樁效果更好。

（4）隨著飽和砂土厚度的增加，P-Y 滯回曲線的包絡(luò)面積逐漸增大，表明樁土相互作用過程中耗能增加，樁土之間的作用力增大，樁土之間的“互推”作用變得更加顯著，同時(shí)，P-Y 滯回曲線主斜率減小，樁側(cè)土體剛度減小。