中文摘要：

台后填土影响下桥台桩基的被动受力性状已受到国内外学者的广泛关注，而当桥梁工程建于蓄洪区时，下部结构将受洪水浸泡，引起诸多新问题，如土体含水量增大导致台后填土安全系数减小并加剧其侧向变形、地表硬壳层浸水软化导致桩周土地基系数减小等。为对其进行探讨，须结合非饱和土理论对桩基进行反应性状分析。本研究主要内容如下首先，根据蓄洪区地质特点在典型地段取原状土样，对其非饱和特性与蠕变特性进行室内试验研究，探讨蓄洪影响下地基土的反应性状，同时，改进室内试验设备，研究浸湿条件对桩土界面摩擦性状的影响；然后，基于桩基大比例模型试验，深入探讨浸湿条件下地基系数的变化及桩基的受力性状，并提出设计计算方法；最后，在解决非饱和土本构模型、桩土界面处理方案等问题的基础上，基于有限元法开展数值试验研究，验证与深入分析环境条件对桩基体系的影响机理，并对各影响因素进行敏感性分析。本研究成果对蓄洪区桥台桩基设计具有指导意义。

结论摘要：

台后填土影响下桥台桩基的被动受力性状已受到国内外学者的广泛关注，而当桥梁工程建于蓄洪区时，下部结构将受洪水浸泡，引起诸多新问题，如土体含水量增大导致台后填土安全系数减小并加剧其侧向变形、地表硬壳层浸水软化导致桩周土地基系数减小等。为对其进行探讨，须结合非饱和土理论对桩基进行反应性状分析。为此，本项目基于理论与试验分析，对该问题展开了系统的研究，取得了如下主要成果⑴在湖南省常德市汉寿县仓儿总大桥桥台表土取原状土样，对典型湖区软土特性进行了分析，在此基础上，开展土水特征曲线试验与非饱和土三轴试验，获得了湖相软土的非饱和土特征参数，自行研制了可考虑浸湿条件的室内试验仪器，测定洞庭湖区地表硬壳层粘土在浸湿条件下K0系数及应力状态的变化规律，获得了有益的结论；⑵对非饱和土土水特征曲线的滞后效应和理论计算方法进行了探讨，对吸湿与脱湿过程中引起非饱和土土-水特征曲线滞后性质进行机制分析，应用几何关系导得了两接触土颗粒填充角之间的迭代关系,对不同接触角条件下的单个弯液面和不同堆积形式土粒的土-水特征曲线进行了解算；⑶自行研制了可控制地基水位升降的模型槽，采用砂土填筑模型地基进行室内模型试验，探讨了水位升降条件下湖区地基模型在蓄洪影响下的反应性状。⑷在桥台边坡地基缩比试验的基础上，采用粉土作为模型土材料，并在边坡上打入模型桩，增设用于测量土体含水量、边坡位移量、模型桩桩身应变测试元件等，实测水位上升、保持及下降过程中模型桩及边坡的反应性状。⑸结合非饱和土的性质，采用土水特征曲线仪制备不同含水率试样，对非饱和土与桩身间的摩擦性状进行试验研究，分析得出了土样与混凝土间各剪切参数与土体含水量之间的关系，以及试验边界条件对试验结果的影响。⑹引入材料非连续及非线性分析方法，建立了可考虑非饱和土本构特性的有限元计算程序，并编程实现；⑺基于本项目编制程序，对蓄洪条件下路基边坡的孔压及含水量分布的变化规律进行了计算分析，获得了有益的结论；⑻为此，基于非饱和渗流理论和极限平衡法，对蓄洪区路堤边坡的浸润线及安全系数变化规律进行探讨，认为蓄洪期内边坡浸润线均达不到稳定状态，且渗透系数越小，边坡内浸润线的变化越小；蓄洪水位上升期边坡安全系数增大；蓄洪时间越长，安全系数越低，但安全系数下降率基本不受蓄洪时间的影响，其规律可近似采用抛物线模拟。