岩体斜面上刚性桩基础水平承载力的三维分析与评价

许多重要工程的基础不得不设置在岩体斜面上，但是至今为止此类工程基础的分析理论以及设计方法并没有完全确立。基于一种考虑岩体的低抗拉强度特点的三维弹塑性有限元数值分析，对岩体斜面上设置的刚性桩基础的水平承载力进行了分析与评价，并与现场试验结果进行了比较分析。结果表明，用相对简单的三维有限元分析，可以较好地反映现场试验中所观测到的变形与破坏现象，是一种有效的评价方法。采用同样的方法，对桩到斜面顶端距离以及斜面倾斜角度的变化所带来的对刚性桩基础水平承载力的影响，作了定量的分析与评价，其结果对斜面岩体上刚性桩基础的水平承载力的理论分析以及实际设计具有一定的参考价值。     

微型桩杆塔基础水平承载力计算方法研究

通过现场原型试验,对微型桩杆塔基础的水平承载力计算方法进行研究,研究表明:应用于输电线路工程的微型桩基础,微型桩单桩一般采用水平允许位移控制确定其水平承载力设计值,可采用现场试验结果反算得到m值,进而进行单桩水平承载力设计值的计算;微型桩群桩水平承载力可通过单桩水平承载力乘以桩数和水平群桩效应系数得到,水平群桩效应系数只考虑桩的互相影响效应和桩顶约束效应。只要选用合理的设计参数,可采用本文提供的设计方法进行微型桩杆塔基础水平承载力的初步设计。     

PHC管桩贯穿含建筑垃圾土层中的有限元分析

对PHC管桩贯穿深厚含建筑垃圾土的承载力进行了有限元分析计算,结果显示通过有限元对桩承载力分析结果比较接近现场试验数据,可以用于实际工程中桩基础的承载力预测分析。     

大直径人工挖孔桩-土界面力学参数试验和数值仿真反演分析研究

对于现场自平衡试验无法测得极限承载力的试桩,基于自平衡试验的基桩实测位移数据,采用三维有限元-无限元组合方法来模拟自平衡加载过程,结合位移反分析理论对桩土之间的界面力学参数进行反演计算,再利用反演得到的参数优化值进行正演计算分析,从而得到试桩极限承载力和竖向上拔最大位移值。实践证明,这种计算分析方法是合理可靠的,它是桩基极限承载力的理论预测分析与工程实际相联系的有效平台,为类似桩基工程的设计施工技术决策提供了切实可行的理论分析方法。     

溪洛渡拱坝施工期岩体质量评价与大坝稳定分析

 以溪洛渡工程为例,通过施工期声波试验和变形监测手段,采用分区、分段、分层、分级对标验收评价思想,对溪洛渡拱坝建基面岩体质量进行重新评价验收。采用非线性有限元方法,对施工期典型阶段的大坝基础整体稳定工作状态进行三维数值精细模拟,分析结果与现场变形和压应力的监测值进行对比反馈,得到大坝施工期的整体稳定工作状态,预测大坝运行期的工作性态,从而指导大坝的现场施工。该岩体质量评价验收新思想对同类工程具有指导意义。     

刚性桩复合地基沉降计算方法的研究及应用

在刚性桩复合地基设计中,刚性桩布桩间距等于3～5倍桩径。桩长和桩径根据复合地基承载力和沉降设计目标值确定。就刚性桩复合地基承载力和沉降计算水平比较而言,刚性桩复合地基沉降计算水平尤为重要,且按变形控制设计比按承载力控制设计更合理。通过对现有刚性桩复合地基理论和考虑承台效应的复合桩基理论进行分析探讨,利用刚性桩现场单桩荷载试验和多桩复合地基大型荷载试验成果,对现有计算刚性桩复合地基沉降的方法进行改进,得出初步结论。     

GZZ岩体强度三维分析理论与深埋隧道应力控制设计分析方法

深部卸荷岩体表现出显著的三维非线性力学特征,浅埋隧道的设计方法和工程经验不适用于深埋隧道工程。传统计算模型未反映深部岩体力学特征,参数主要通过室内试验或位移反分析确定,缺乏实时、准确获取岩体参数并进行深埋隧道动态诊断的设计分析理论和方法。本文综述和研究了GZZ岩体强度三维连续分析的理论基础、参数原位取值方法及对深部岩体工程的适用性;考虑深部岩体三维强度和峰后剪胀效应的非关联塑性流动法则及弹塑性本构关系得到了岩石真三轴试验、模型试验、现场监测数据的验证;基于数字化原位测试获取岩体力学参数,可实现隧道工程三维正分析和动态设计,克服了传统位移反分析设计方法的局限;揭示了深埋隧道开挖面三维挤出变形规律和应力主轴旋转力学机制,阐明了中间主应力和三维应力状态对深埋隧道稳定的力学影响机制;探讨了“应力控制”设计分析方法和思路在隧道工程精确分析和精准控制中的作用,为深埋岩体隧道动态设计和智能建造提供理论依据与技术支撑。     

佛山地区微型桩基础下压试验

指出微型桩基础是一种能够适应输电线路基础受力特点的新型基础形式,选择佛山地区典型软土地基条件,通过现场真型试验,对微型桩单桩及群桩基础抗压承载力进行了试验研究,试验表明,所设计的微型桩群桩基础具有良好的抗压承载能力,能够满足工程需求,可在今后工程中进一步推广应用。     

微型桩杆塔基础水平承载力试验研究

通过现场真型试验,对微型桩基础的水平承载力进行研究。试验研究表明:二次注浆工艺有利于提高微型桩水平承载力,当采用投石注浆成桩时,应用于输电线路工程的微型桩必须采用二次注浆工艺;二次注浆工艺对微型桩水平承载力的提升作用因上部土层性质而异,尚需更多的试验和实践确定不同土层性质下二次注浆对微型桩水平承载力的提升效果;适当在微型桩群桩中布置一定的斜桩有利于提高群桩的水平承载力,但应考虑斜桩施工困难会对施工工期产生影响;进行微型桩基础设计时宜按水平允许位移进行控制,在合理选用设计参数的情况下,可采用本文提供的设计方法进行微型桩基础水平承载力的初步设计。     

扩底桩荷载传递机理及承载力确定方法研究

桩的荷载传递规律分析和桩基础承载力的确定历来被认为是桩基础设计中最困难的问题之一。根据地基土的物理力学性质指标和静载荷试验结果，基于非线性弹性理论，对桩基静载荷试验资料分析及其承载力确定方法的研究，研究发现，桩端承载力和桩侧摩阻力的比值与桩顶倚载关系曲线具有明显的阶段性，与现场静荷载试验资料具有较好的一致性，可以较方便地用来分析和确定单栅极限承载力。该方法具有比静载倚试验的荷载-沉降曲线法更安全、准确、方便等优点。     

砂砾软岩的极限承载力分析

利用Hoek-Brown强度准则建立砂砾软岩极限承载力分析方法,提出岩基剪切破坏模型,推求潜在破坏面上正应力计算公式。结合某工程现场载荷试验探讨砂砾软岩的极限承载能力及自重应力对极限承载能力的影响。研究结果表明:极限承载力的计算结果大于预估设计荷载,砂砾软岩在强度方面尚有很大潜力可挖;同时,极限承载力的计算结果弥补了现场载荷试验中由于试验条件所限造成的荷载–变形曲线上峰值荷载不能给出的缺陷,为建立完整的变形曲线模型奠定了理论基础。研究成果为研究砂砾岩一类软岩的承载力提供了新的途径。     

下伏空洞岩石地基极限承载力计算方法研究

针对岩溶区下伏空洞嵌岩桩桩端岩石地基极限承载力问题,进行了下伏空洞桩端岩石地基的破坏模式分析。基于Hoek-Brown强度准则剪应力形式,理论推导出不同顶板厚度下下伏空洞岩石地基及完整岩石地基极限承载力计算方法。当顶板厚度为1~3倍桩径时,采用极限分析上限原理推导了冲切破坏模式下泛函形式的下伏空洞岩石地基极限承载力表达式。运用变分原理得到冲切破坏线方程,进一步利用偏导求得了下伏空洞岩石地基极限承载力计算公式。当顶板厚度大于5倍桩径时,采用特征线法推导出塑性破坏模式下完整岩石地基极限承载力计算公式。当顶板厚度为4倍桩径时,利用完整岩石地基极限承载力与承载比理论,采用S型生长曲线拟合出冲切剪压复合破坏模式下的极限承载力值。通过与1~5倍厚径比条件下的下伏空洞岩石地基极限承载力室内模型试验结果对比,计算值与实验所得数据吻合良好。     

高层建筑刚性桩复合地基的设计与研究

通过对复合地基中刚性桩与柔性桩不同的破坏机制和承载特性、影响复合地基强度和刚度的主要因素:有效桩长、置换率、桩土应力比和桩土变形协调等分析比较,探讨刚性桩复合地基用于一般十～二十层高层建筑的软土地基处理的实用性和经济性.根据数项工程实例和静载试验结果说明加固效果,并简单介绍刚性桩成桩工艺.     

用有限元强度折减法进行节理岩质边坡稳定性分析

通过对节理岩质边坡非线性有限元模型进行强度折减，使边坡达不到稳定状态时，有限元静力计算将不收敛，此时的折减系数就是稳定安全系数。同时可得到边坡破坏时的滑动面以及破坏过程，有传统条分法无法获得节理岩质边坡的滑动面与稳定安全系数，该方法为节理岩质边坡稳定分析了开辟新的途径，通过算例表明了此法的可行性。     

基于离心模型试验的桩帽网结构路基桩端持力层效应研究

为了考察桩端持力层强度对桩帽网结构路基(地基)承载特性的影响,设计了4组不同桩端持力层状态的离心模型试验,测试了地基变形、加筋垫层拉力和路堤基底压力等数据。测试数据表明:①桩端持力层强度降低,地基由稳定向出现桩底明显刺入再到出现桩端持力层局部剪切破坏方面转化;②桩端持力层强度提高,地基变形减小,路基中心桩底刺入及地表沉降、坡脚地基水平变形均值与持力层承载力的关系曲线可用幂函数描述;③桩端持力层强度越高,桩体承载集中效应与桩间土承载减载效应越明显;④路基中心附近地表沉降与路基面覆盖范围筋带拉力均值间的关系曲线可用二次多项式描述,考虑了路堤横向滑移因素的筋带拉力计算值与实测较接近;⑤端承摩擦桩型的桩端持力层强度提高,筋带所受拉力减小;⑥布设袋装砂井,能加快地基的排水固结,提高桩端持力层承载力,增强地基稳定性。     

刚性短桩在灯杆基础中的应用

灯杆基础广泛用于市政道路及庭院照明工程中,按照刚性短桩计算其承载力和变位是适用的。本文针对桩在水平荷载作用下桩一土相互作用的工作性能和破坏机理,得出了刚性短桩的弹性水平地基系数计算方法。当桩的入土深度h≤2.5/a时,可视为刚性短桩,其水平荷载的设计承载力由桩侧土的强度及稳定性控制。当地面允许位移很小时(一般为6~10mm),桩身任一点的土抗力与侧向位移可近似为线性关系。对于正常固结的一般土和砂土,水平地基系数随深度增加。在地面下3~5倍桩径范围内,m法计算精度可以满足要求。对上端自由的刚性短桩和上端嵌固的刚性短桩,推导了水平地基系数m法简化计算公式,最后对某工程实例进行计算验证。     

基于广义Hoek-Brown非线性破坏准则的节理岩体地基承载力研究

 针对节理岩体非线性破坏特征,发展基于Hoek-Brown破坏准则的临界滑动场理论进行节理岩体地基承载力的计算。首先将Hoek-Brown准则的剪切强度逐点等效到Mohr-Coulomb强度线上,求得每点的瞬时内摩擦角和瞬时黏聚力;在此基础上,改进基于Mohr-Coulomb准则的临界滑动场理论,建立新的迭代算法,将Hoek-Brown强度准则与临界滑动场理论结合起来,求解被动土压力和地基承载力。同时,综合分析GSI和mi值对地基承载力的影响。算例对比分析结果表明,该方法能迅速准确地确定节理岩体地基最危险破坏滑面并得到相应的地基极限承载力值。     

考虑桩土变形协调的软土刚性桩复合地基设计计算

 按照规范设计,软土刚性桩复合地基桩间土的承载力往往被过高使用,其设计承载力对应的沉降大于复合地基沉降,而实际中是不可能出现这种情况,因此,桩间土承载力并不能按照设计发挥,主要原因是没有考虑桩、土变形协调的关系。为揭示桩、土变形协调的内在本质以及软土承载力被过高使用的问题,采用双曲线切线模量法,分别计算桩、土的p-s曲线,然后叠加成复合地基的p-s曲线,建立桩、土变形协调关系,以此分析桩、土荷载分担的情况。分析后发现,按照规范方法设计时,通常软土的承载力使用过高和桩的承载力设计偏低,如单桩承载力或其强度不足,易导致桩及复合地基破坏。针对规范方法的不足,提出合理的软土刚性桩复合地基设计应考虑桩、土变形协调的关系,应根据其p-s曲线按照相应沉降量所对应的荷载确定桩间土承载力,建立的考虑桩、土变形协调的软土刚性桩复合地基设计计算方法,可为今后设计提供指导作用。     

土质边坡建筑桩基水平荷载试验研究

结合工程实际，在土质边坡进行桩基水平荷载试验，研究在水平力作用下的桩体变形特征及承载力。试验结果表明：（1)由位移控制的该工程下部结构设计是安全的；(2)试桩因离土质边坡坡脚距离不同而力学响应有明显的不同，在水平位移一定的条件下，离坡脚愈近，水平承载力愈大，这表明了在坡内土体竖向分力作用下，桩体本身受到较大的球应力作用，整体抵抗能力提高；(3)对于土质边坡建筑桩基础，桩体的承载能力与荷载施加方向是否和坡向一致未见有明显关系，显示了土质边坡均匀性特点，这与岩质边坡地质结构有明显的方向性有很大的不同。     

嵌岩桩承载性状和破坏模式的试验研究

在现场试桩和室内模型试验基础上，探讨了嵌岩桩的承载特性和破坏模式。分析认为，在不同地质条件和设计方法下，嵌岩桩可表现为摩擦型桩或端承型桩的承载性状：嵌岩桩的破坏模式与桩岩相对刚度有关，破坏可发生的位置有：(1)桩岩界面；(2)桩周围岩中；(3)桩体本身。