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：岩石力学与工程学报, 2021, 40(05): 1032-1042.

DOI：10.13722/j.cnki.jrme.2020.0858

• 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

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14 d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。

• 单位
  中淳高科桩业股份有限公司; 浙江大学