Gründungspfähle neigen während der Bau- und Nutzungsphase zu Verjüngungen, die eine Sicherheitsgefährdung für die darüber liegende Struktur darstellen. Die Klärung der horizontalen Tragfähigkeitsmerkmale von Einzelpfählen mit Fußplatte und Verjüngung ist für die Ingenieurplanung sowie Pfahlverstärkung und -reparatur von großer Bedeutung. Transparenten Sandboden wurde durch die Mischung von geschmolzenem Quarzsand und poröser Flüssigkeit mit gleichem Brechungsindex hergestellt. Es wurden Belastungsversuche an transparenten Bodenmodellen mit vollständigem Pfahl mit Fußplatte und verjüngtem Pfahl durchgeführt, um die Auswirkung der Verjüngung auf die horizontale Grenztragfähigkeit zu untersuchen; anschließend wurde das Mat-PIV-Verfahrensprogramm zur Verarbeitung des Partikelfleckmusters im Boden vor und nach der Belastung verwendet, um das Deformationsmuster des Bodens um den Pfahl zu erhalten; kombiniert mit dreidimensionaler numerischer Finite-Elemente-Simulation wurde die Ursache für die Veränderung der horizontalen Tragfähigkeit von Einzelpfählen mit Fußplatte durch Verjüngung aufgedeckt. Die Ergebnisse zeigen: Die Verjüngung schwächt die Übertragung der Horizontalbelastung entlang des Pfahls, erhöht die Verformung des oberen Pfahlbereichs und die Seitenreaktion des Bodens. Je näher die Verjüngung an der Pfahlspitze oder je größer die Verjüngungsgröße, desto schwerwiegender der Verlust der horizontalen Grenztragfähigkeit. Die Biegung des Pfahls verursacht eine schräg nach unten gerichtete Verschiebung der Fußplatte auf der Beladungsseite, was eine vertikale Belastung des Bodens zur Folge hat, wodurch die Festigkeit des oberflächennahen Bodens erhöht und Reibungskräfte erzeugt werden, die die Pfahlverformung einschränken und die Tragfähigkeit verbessern.

Gründungspfähle;Einzelpfahl mit Fußplatte;Verjüngungspfahl;Pfahl-Boden-Wechselwirkung;Transparenter Boden