泥岩和砂岩嵌岩桩承载特性室内试验研究

针对重庆地区侏罗系沙溪庙组中风化砂岩和泥岩的特性,在室内开展两种基岩类型的模型试验,着重从嵌岩深度和基岩特性两方面探讨大直径嵌岩桩的承载能力、轴力传递规律、桩侧摩阻力和桩端阻力的发挥特性。试验结果表明:4根模型桩的沉降随荷载的增大均呈缓变型增长,在相同嵌岩比下,提高桩周岩层的强度,可提高嵌岩桩的承载能力,更充分地发挥桩侧摩阻力,但桩端阻力的发挥会受到影响;试桩的桩侧摩阻力占桩顶荷载的80%以上,均属端承摩擦桩,其分布呈"上大下小"双峰模式,且随嵌岩比的增大,靠近桩底的峰值有向下退化的趋向。     

倾斜岩层下嵌岩桩荷载传递规律研究

嵌岩桩是一种常见的桩基础形式,具有稳定的承载能力、地层环境适应力强、沉降位移小、稳定性高等特点,然而,在倾斜岩层的不良地质条件下,以高层建筑作为上部结构,嵌岩桩需要承担更大的荷载,对其承载能力具有更高的要求。为了研究嵌岩桩在倾斜岩层地质条件下的荷载传递规律,利用MIDAS GTS NX大型有限元软件建立倾斜岩层条件下的桩-土数值模型,验证数值模型的准确性。通过分析不同荷载作用下,嵌岩桩桩身轴力及桩身侧摩阻力的分布情况及变化规律,桩端阻力与桩身侧摩阻力的荷载分担比例,最终总结倾斜岩层下嵌岩桩的荷载传递规律。     

成都地区全段嵌岩桩静载试验分析

以成都某超高层建筑桩基础为例,采用现场静载试验,探究了成都地区大直径旋挖灌注嵌岩桩在竖向荷载作用下承载特性及侧阻力发挥情况。测试结果表明:桩身中上部在大荷载下侧阻力发挥更明显,对应轴力递减更剧烈;桩深18.0～25.0 m桩侧阻力未完全发挥,可视为上部荷载绝大部分由0.0～18.0 m桩侧阻力承担,桩端阻力几乎未发挥。中风化泥岩及中风化砂质泥岩侧阻力实测值均达400 kPa,说明该地区岩层的侧阻力取值可相应提高。成都地区嵌岩桩桩侧软岩侧阻力发挥能力远高于其理论计算值,在未来同类工程中,建议采用现场试验结果对比理论计算优化桩身长度,以降低工程造价。     

大直径嵌岩桩承载特性的现场试验分析

嵌岩桩是一种钢筋混凝土现场灌注桩,桩身弹性模量与岩石地基弹性模量相接近,当桩身嵌入岩层后,能牢固地结合成为共同受力的整体结构.通过现场试验(静载荷试验和动测试验)分析,得出嵌岩桩的承载特性:嵌岩灌注桩的荷载传递和破坏特性主要与长径比、覆盖土层性质、嵌岩段的岩性和成桩工艺有关;大部分嵌岩灌注桩属于摩擦型桩;嵌岩灌注桩的嵌岩部分具有较高的侧阻力和端阻力;嵌岩桩的侧阻力与桩土摩阻力都是桩的侧阻力,但二者破坏机制、分布规律完全不同,桩土摩阻力沿桩的深度方向是均匀分布,而嵌岩桩侧阻力则是典型的非线性分布.     

基于结构面力学特性的嵌岩桩侧摩阻力分布分析

现有嵌岩桩桩-岩结构面力学特性研究中很少考虑胶结力作用,在考虑桩-岩界面胶结作用的基础上,提出了完整的嵌岩桩桩-岩界面剪切机理,即包括胶结破坏、滑动剪胀及剪切滑移3部分,且嵌岩桩侧摩阻力主要由胶结力和摩擦力构成。根据桩-岩界面剪切不同阶段的力学特性,建立完整的桩-岩界面剪切本构函数,并推导出其荷载传递方程。基于所获得的解答,深入探讨桩侧摩阻力和桩身轴力随深度变化的分布规律,并从理论上解释桩侧摩阻力单、双峰值分布现象。分析结果表明,桩侧摩阻力峰值沿桩身分布并不存在传统观点认为的0.15l及0.75l固定分布位置,且侧摩阻力双峰值沿桩身分布位置均随桩顶荷载增大而向下移动,当荷载超过某一临界值后,表现为单峰值分布。工程实测数据与理论计算结果的对比分析进一步阐述了理论解的合理性和可行性。     

嵌岩桩单桩竖向承载性状数值分析

嵌岩桩是深厚覆盖层地区大型桥梁、高层超高层建设中广泛采用的基础形式之一。嵌岩桩的承载特性受场地岩土层分布及其特性影响较大,依据芜湖市营盘山路延伸段道路桥梁工程现场3#嵌岩桩静载试验,利用ABAQUS建立相应模型进行数值分析,研究深厚黏土及风化覆盖层场地嵌岩桩单桩竖向承载性状。荷载-沉降数值计算结果同现场试验实测结果吻合较好,进一步分析表明:随着荷载施加,浅部黏土覆盖层和嵌岩段出现负摩阻力,嵌岩段桩侧摩阻力对桩侧总摩阻力分担比例不断增加,而桩侧摩阻力对竖向荷载分担比例不断减小,端阻力对荷载发挥主要作用,具有摩擦端承桩的承载性状。     

深嵌岩桩承载特性及其荷载传递法应用

为了弥补大直径深嵌岩桩(嵌岩比hr/b≥5)承载特性研究领域的不足,利用青岛海湾大桥试桩zh12的自平衡测试结果,对大直径深嵌岩桩的承载特性进行了分析。研究了深嵌岩桩嵌岩段实测的桩侧摩阻力与位移关系以及桩端阻力与位移关系,并与采用双曲线分布模式的荷载传递法进行了比较。研究结果表明：在软岩地区,大直径深嵌岩桩基桩顶处的荷载位移曲线为缓变型,近似为直线分布形态。从实测曲线的拟合结果来看,岩层处的侧摩阻力与位移关系采用双曲线拟合是可行的,参数1/b也能反映出桩侧极限摩阻力的数值;桩端岩层实测的荷载位移曲线也与双曲线形态比较相似;利用拟合曲线所得到的参数a、b反演计算所得到桩顶荷载位移曲线也与自平衡测试方法的实测结果接近。最后,根据实测结果分析了在不同单轴抗压强度状态下,桩侧极限摩阻力经验公式中参数α的取值范围。     

广东某电厂大直径嵌岩桩静载及阻力分布试验与分析

通过对大直径嵌岩桩静载与桩侧阻力、端阻力分布现场测试,分析讨论了嵌岩桩在荷载作用下的P-S关系特性以及端阻力、侧阻力分布规律,进而得到嵌岩桩荷载传递基本规律及承载力特征。     

基于桩–岩结构面特性的嵌岩桩荷载传递分析

 嵌岩桩的荷载传递特性主要取决于混凝土–岩石界面的剪切特性。基于桩–岩结构面剪胀及破坏机制,建立适于弱质岩石嵌岩桩侧摩阻力传递模型,求得破坏及弹性条件下桩侧摩阻力及桩身轴力的解析式,并由此推导出嵌岩桩的临界长度。基于所获得的解答,深入探讨桩侧摩阻力和桩身轴力随深度变化的分布规律,从理论上分析嵌岩桩桩径、桩–岩模量比、剪胀角对嵌岩桩荷载传递的影响,并提出有关设计建议。提出可近似考虑各因素综合影响系数h,可作为嵌岩桩承载性能的宏观控制指标。同等条件下,h值越大,嵌岩桩承载性能越好,能承受的极限荷载也越大。工程算例对比分析结果表明,理论计算与实测结果吻合较好,对嵌岩桩设计有一定参考价值。     

嵌岩桩尺寸效应及深度效应的室内试验研究

为了研究嵌岩深度超过4倍桩径的深嵌岩桩的桩径尺寸及嵌岩深度对桩基承载特性的影响,采用室内模型试验方法,通过室内3组(9根)模型试桩对其进行了研究与分析,内容包括桩径大小及嵌岩深度对深嵌岩桩基承载力的影响、嵌岩深度的变化对轴力传递的影响以及桩径尺寸及嵌岩深度效应对桩侧阻力、桩端阻力的影响等。研究结果表明:增大桩径和增加嵌岩深度对提高嵌岩桩基的极限承载力都是可行的,且增大桩径比增加嵌岩深度更为有利;从桩身轴力传递来看,随着嵌岩深度的增加,桩身轴力的分布主要集中在桩身上部;从桩侧阻力分布形态来看,桩侧阻力也主要分布在桩身的上部区域。对小直径桩基(D=50 mm)而言,随着嵌岩深度的增加,桩顶承受荷载的增大,桩身上部的极限侧摩阻力也随之增大;而对大直径桩基(D=90 mm)而言,桩侧摩阻力随桩径的增加而反而有所减小;从桩端阻力大小来看,在极限荷载作用下,桩基嵌岩深度越深、桩径越大,桩端阻力变化越小。     

确定嵌岩灌注桩竖向承载力的荷载传递法

以荷载传递解析法研究嵌岩灌注桩桩周及桩底荷载传递性状，并针对实际工程中桩周土体的加工软化和加工硬化型土的不同情况，建立了各种土体与岩层的衙载传递统一模型。对于桩端荷载传递机理，考虑嵌岩灌注桩桩端沉渣的影响，采用桩端阻三折线模型。在此基础上，充分考虑桩侧土(岩)与桩端岩层阻力的发挥程度，导出了桩顶沉降量与桩顶荷载之间的关系式，由此可通过控制桩顶沉降量来确定嵌岩灌注桩的桩顶竖向承载力。最后，以试桩结果检验了该方法的可行性。     

人工挖孔嵌岩灌注桩承载特性现场试验与机理分析

以青岛市某大型工程为依托,对在泥质粉砂岩地基中的5根人工挖孔嵌岩灌注桩分别进行竖向静载荷试验与桩身内力测试。根据大直径嵌岩桩实测数据探讨大直径人工挖孔嵌岩灌注桩的荷载传递机理与竖向承载特性。试验结果表明:试桩荷载沉降(Q-s)曲线为缓变形,桩顶沉降量均小于11mm,卸载回弹率大,幅度为51%~75%,承载力较高,5根试桩均满足设计要求;在最大荷载下,5根嵌岩桩桩端阻力所占桩顶荷载比值均在10%~20%之间,随桩长、嵌岩深度(中风化)增大而减小,表现出端承摩擦桩的特性;桩身荷载自上而下逐步发挥,上覆土层先达到侧摩阻力极限值,在嵌岩段中部侧摩阻力达到峰值;桩入岩越深,安全储备量越大,在泥质粉砂岩中风化段,实测侧摩阻力约为规范推荐值的2.5倍,说明5根桩有较大的承载潜力;随着荷载的增大,嵌岩段分担的总阻力由39%上升至45%,嵌岩段侧摩阻力占主要比重,但桩端阻力分担荷载的比例上升速率较快;根据行业标准与静载试验数据,重新认识该地层人工挖孔嵌岩灌注桩的竖向承载特性,充分发挥其承载潜力,对工程桩桩身尺寸进行优化,达到节约材料和提高施工功效的目的,具有较好的经济效益。     

按桩顶沉降控制嵌岩桩竖向承载力的方法

结合现场嵌岩桩试桩资料,深入分析了嵌岩桩的竖向承载机理,并提出了按桩顶沉降量控制嵌岩桩竖向承载力的设想及其相应的计算方法,该方法可充分考虑桩侧土(岩)阻力及桩端岩层阻力的发挥程度,尤其适用于超长嵌岩灌注桩竖向承载力的计算,最后结合某大桥嵌岩桩静载荷试验数据进行了分析,理论计算与实测结果吻合良好。     

嵌岩桩自平衡法静载试验及承载特性分析

基于自平衡测试技术,根据衡桂高速两根桩基的静载荷测试报告,对嵌岩桩的承载特性进行了研究分析,主要内容包括桩顶等效荷载位移曲线分析,桩周岩层侧阻力大小、桩周岩层侧阻力与位移关系、桩侧与桩端阻力分担比等。研究结果表明,该地区嵌岩桩桩顶的Q—s曲线主要是缓变型为主,属摩擦型桩。     

双荷载箱技术深长嵌岩桩基承载特性试验研究

深长嵌岩桩是指嵌入岩层深度较大的桩,一般的试验方法难于准确测出嵌岩桩岩层的桩侧阻力和桩端阻力。双荷载箱技术根据不同的设计要求,将两个荷载箱埋置于桩身特定位置,按照不同的加载次序,可分别测出指定桩段的极限承载力,可解决部分传统试桩难以解决的问题。实测结果表明:该地区大直径深长嵌岩桩的桩顶的曲线主要是缓变型为主;从桩侧岩层摩阻力来看,勘探报告所提供的岩层极限侧阻力数值偏小;从桩侧、桩端阻力分布来看,在软岩地区嵌岩深度大小对承载力影响较大,嵌岩比越大,相应的承载力越大,变形越小。     

大直径嵌岩灌注桩承载性状的试验研究

通过对大直径嵌岩灌注桩的竖向、水平静载现场试验 ,并结合对其桩身的应变测试、低应变桩身完整性检测 ,分析了填土较厚区域大直径嵌岩灌注桩的承载力性状及其影响因素。试验结果表明 ,具有一定嵌岩深度的嵌岩灌注桩 ,桩顶竖向荷载主要由嵌岩段桩侧摩阻力承担 ,桩身强度是影响水平承载力的主要因素。     

后注浆超长灌注桩竖向承载特性载荷试验研究

现场载荷试验是确定单桩竖向承载力常用方法之一,基于现场试桩静载试验和桩身轴力测试试验,分析了后注浆超长灌注桩的竖向极限承载力性状、桩身轴力传递特性及桩侧阻力,桩端阻力发挥特性。研究结果表明:在竖向荷载作用下,桩身轴力随着深度的增加而增量减小,且随荷载的增加而逐渐增大;超长灌注桩表现出摩擦桩特性,荷载-沉降曲线没有明显破坏点,其竖向荷载主要靠侧摩阻力进行传递;桩侧阻力和桩端阻力非同步发挥并且相互影响。根据实测数据对计算单桩承载力的侧摩阻力和桩端阻力的系数进行修正,修正后为类似桩基础工程设计提供技术参考。     

红砂岩嵌岩桩桩–岩界面摩阻特性试验研究

针对红砂岩嵌岩桩桩–岩界面的摩阻特性进行了现场模型试验。试验研究表明,红砂岩嵌岩桩侧摩阻力呈现上大下小的分布模式,并随着岩石节理裂隙、钻孔质量等因素呈现波动,破坏时桩身上部的侧阻力远大于下部侧阻力值。随着桩长的增加,桩侧摩阻力的发挥效率降低,极限侧摩阻力减小;桩周红砂岩的软化会明显降低极限侧摩阻力和承载力,并改变红砂岩嵌岩的破坏模式;随着桩端刚度的增加,侧阻力分担比变小,发挥速度加快;增加桩长或桩端刚度使侧阻力有向桩身上部集中的趋势。根据现行规范确定的红砂岩嵌岩桩承载力存在较大的安全储备。     

黏性土中开口与闭口模型管桩受力性状试验研究

为研究开口和闭口试桩在黏性土体静力沉桩过程中荷载传递规律及承载性能的差异性,采用桩身开槽预埋增敏微型光纤光栅传感器的方法,针对黏性地基土,开展两组不同桩端形式模型试桩承载性能对比试验,测得沉桩过程中压桩力、桩端阻力、桩侧摩阻力及桩身轴力发展变化规律。结果表明:光纤光栅传感器可实时监测沉桩过程中桩身受力状态;开口和闭口模型管桩的压桩力、桩端阻力等荷载均随着沉桩深度的增加呈增长趋势,而不同贯入深度下的桩身轴力却逐渐递减;黏性土中的静力压桩、开口管桩和闭口管桩的桩端阻力占比均超过50%;在桩侧摩阻力发挥上,双壁开口模型管桩外管是内管的3倍。当开口管桩贯入深度达到最大值90cm时,土塞高度稳定在33cm,此时,桩侧单位侧摩阻力的分布呈下大上小的形式。