根据《2022中国建筑能耗与碳排放研究报告》统计，建筑冬季采暖碳排放约占其运行阶段碳排放的22%。能源桩地源热泵技术利用浅层岩土体作为热量存储媒介，把换热管预埋到桩体内部形成能源桩，利用能源桩与土体交换热量，为建筑供热制冷等应用提供绿色能源，并承担结构荷载，实现一桩两用[1-3]。
目前，对能源单桩已开展大量研究，能源单桩在热力荷载共同作用下的承载力、变形以及桩身完整性已基本得到可靠验证[4-10]，其中值得注意的是：由于桩身钢筋、混凝土以及换热管之间热膨胀系数的差异导致桩身表面形成裂缝，可能影响能源桩耐久性 [11]；此外，You等[12]的研究表明降温会导致单桩承载力有所降低，Liu等[13]发现施加循环温度荷载后单桩竖向承载力降低约10%；Ng等[14]以及Fei等[15]的研究表明循环温度荷载会导致摩擦型能源单桩发生塑性沉降累积并逐渐趋于稳定，产生上述沉降累积的原因主要是桩-土接触面土体以及桩底土体在循环剪切与循环温度作用下产生的塑性变形[16-17]。
对于能源群桩，除了桩-土相互作用约束能源桩热变形，群桩基础中的普通桩通过承台对能源桩桩顶形成约束，进一步限制其热变形，产生附加热应力[18-20]，随着桩顶约束作用的增加，附加热应力增大[21]。此外，通过土体热传导，群桩基础中的普通桩也会发生温度变化，进而影响基础性能。对于工程实践中的能源群桩基础，由于群桩基础中能源桩与普通桩混合布置所产生的非均匀性，能源桩在载热工质循环管路中所处位置的不同，以及可能发生的预埋换热管破裂造成能源桩失效等原因，导致群桩基础温度变化存在差异，进而产生非均匀变形或群桩倾斜[22]；在循环温度荷载下，上述群桩倾斜可能发生累积[23]，对其正常使用产生一定影响。Ng等[24]开展软黏土中2×2能源群桩在非对称循环温度荷载下的离心机试验，结果表明群桩累积倾斜有可能超过规范限值。Fang等[25]的原位试验证实了非对称循环温度荷载导致群桩基础倾斜累积。
本研究开展了系列离心机试验以量化砂土中2×2能源群桩基础在非对称循环温度荷载下产生的倾斜变形，考虑了群桩基础中能源桩非对称布置形式，竖向荷载大小以及筏板-土体相互作用的影响。
本研究开展了10个离心机试验以量化砂土中2×2能源群桩基础在非对称循环温度荷载下的热力响应特性，每个试验在保持恒定竖向荷载下施加15个幅值为10℃的双向循环温度荷载，根据试验结果，主要得到以下3点结论。
（1）在非对称循环温度荷载作用下，2×2能源群桩基础整体倾斜不断累积，并逐渐趋于稳定。基础倾斜随着循环温度荷载幅值以及群桩中非对称分布能源桩数量的增加而增大；相较于群桩承台基础，筏板-土体相互作用有利于减少基础倾斜。在正常竖向工作荷载作用下（安全系数约2.0），基础累积倾斜最大为1.8‰，没有超过规范限值2.5‰，但是随着竖向荷载的增大，基础累积倾斜可能超过规范限值。
（2）基础倾斜变形导致群桩内轴力重分布，在本研究试验中，正常竖向工作荷载下能源桩最大轴力减小约50%，与之相应，普通桩轴力增加约40%。
（3）在本研究试验条件下，大于5倍桩身宽度距离半径的土体热响应可忽略，且循环温度荷载施加结束时，土体热响应基本恢复至初始值。
本研究通过离心机模型试验量化了简单的2×2能源群桩在非对称循环温度荷载下的热力特性与倾斜变形，对于工程实践中使用的大规模群桩基础在复杂非对称循环温度荷载下的热力响应特性有待进一步量化研究，以促进能源桩技术的发展与应用。
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