夏季工况下正常服役地热能源桩承载性能原位试验研究

• 作者: 方鹏飞 高翔 娄扬 张日红 谢新宇 王忠瑾 朱大勇
• 来源期刊: 岩石力学与工程学报
• 关键词: 桩基础 地热能源桩 完全约束 静钻根植桩 现场试验 夏季工况
• 年，卷（期）: 2021,（5）
• 所属期刊栏目: 土工基础
• 页码范围: 1032-1042
• 页数: 11页
• 分类号: TU47
• 语种: 中文
• DOI: 10.13722/j.cnki.jrme.2020.0858

摘要

正确认识正常服役地热能源桩的承载性能,能有效促进其理论和设计方法的研究,为其安全性评判提供依据.为探明正常使用状态下地热能源桩的工作机制,结合现场原位试验,研究桩顶完全约束条件下静钻根植桩的承载特性.在52 m静钻根植桩桩身和桩侧埋设光纤光栅传感器(应变、温度、压力),研究地热能源桩正常运行时的桩身和土体温度、桩身轴向应力和应变、桩周径向压力等变化规律.试验结果表明,加热14d后换热系统达到稳定状态,桩身平均温度升高15.8℃,沿深度呈两端低中部高的分布形式,温度影响范围在2～4倍桩径.桩周径向附加应力与温度变化呈直线分布,最大拟合系数(0.861倍桩长深处)为0.014 MPa/℃.轴向附加应力与温度变化量也呈线性相关,3.05 m(0.059倍桩长深)处最大线性拟合系数达0.3 MPa/℃.附加桩侧摩阻力表现为两端小中部大,最大值位于(0.649～0.861)倍桩长深度范围.试验桩桩顶受到完全约束,中性点位于桩顶,桩身没有附加负摩阻力,因此正常服役地热能源桩的承载性能与桩顶约束条件密切相关.建筑荷载+温度共同作用下最大桩顶荷载为1 954 kN,仅为桩极限承载力的42.5％,不影响桩的安全性.