岩溶区嵌岩桩的试验研究与分析

基于室内模型试验,对岩溶区嵌岩桩的承载能力与破坏模式进行了研究。试验表明,随顶板厚度与溶洞位置偏移距离的增大,极限承载力逐渐增大,随溶洞直径、赤道半径与极半径的增大,极限承载力逐渐减小;破坏核体在竖直方向上基本未超过3d,在水平方向上基本未超过4d;嵌岩桩与基岩相互作用系统的破坏模式主要有冲切破坏、冒落区塌落、扇形塑性区破坏和"撕裂"破坏,破坏模式主要受顶板厚度、溶洞赤道半径b以及c/b的影响;嵌岩桩承载能力还与溶洞形状有关,建议引进形状系数ζ。结合不同条件下岩溶区嵌岩桩的破坏模式,提出一系列安全可靠、便于工程应用的计算公式。     

嵌岩桩设计与施工问题探讨

本文分析了嵌岩桩工程设计与施工中，存在着对荷载传递性状不同认识与理解而出现的不同处理方法。通过几个问题的讨论，对嵌岩桩技术应用和经济效益的发挥取得共识。对贯彻国家的技术经济政策将有现实意义。     

岩溶地区嵌岩桩研究现状综述

根据大量的国内外研究成果,提出了软、硬岩嵌岩灌注桩的概念,并针对岩溶地区嵌岩桩阐述了嵌岩深度与安全厚度的研究现状,同时结合桩基试验从数值模拟到物理模拟进行探讨,提出今后的研究发展方向。     

嵌岩桩破坏模式的试验研究

基于室内模型试验结果,分析了嵌岩桩基础的破坏模式。认识到嵌岩桩的破坏,一种是由于桩一岩接触面剪压带的贯通及桩端岩体压缩引起的破坏;另一种是由于硬质岩中桩身强度不足而造成了桩基础的破坏。因而在设计时应注意桩身材料强度与基岩强度相匹配。     

岩溶地区桥梁嵌岩桩基承载力探究

通过大型岩土有限元分析软件Midas/GTS NX,对岩溶地区桥梁嵌岩桩基进行承载力数值仿真模拟,分析了不同顶板厚度对岩溶地区桩基极限承载力的影响。结果显示:桩基极限承载力随溶洞顶板厚度的增加而增加,但几何尺寸大于2.5倍桩径后影响不明显。在保证必要的嵌岩深度的条件下,岩溶地区桥梁桩基嵌岩深度应遵循"宜浅不宜深"的设计原则。工程实例分析中,通过有限元数值仿真模拟,确定了岩溶地区桥梁桩基设计深度和岩溶顶板厚度,具有一定的理论与工程实用价值。     

岩溶区嵌岩桩室内模型试验方案的优化分析

由于现场试验费用高且进行破坏性试验困难,利用室内模型试验对岩溶区嵌岩桩的承载特性进行全面认识具有十分重要的意义。通过对嵌岩桩与基岩相互作用系统的简化,初步设计了整体模型与中心对称模型两种试验方案。试验结果表明:与现场实测结果相比,两种方案均可模拟工程实际。通过对试验结果、实际操作的难易程度以及经济指标等的对比,建议采用中心对称模型试验方案。     

岩溶区全套管嵌岩桩施工技术研究

通过对岩溶区桩基础施工存在的难点进行分析,研究出相应的对策,并对岩溶区嵌岩桩施工原理、施工中难点及重点、施工过程、施工关键点进行分析,可以为相似工程提供。     

嵌岩桩破坏模式有限元极限分析

以某嵌岩桩现场静荷载试验为背景,基于有限元分析软件ANSYS这一平台,利用有限元极限分析法中的荷载增量法,探讨了不同情况下的嵌岩桩破坏模式。由数值模拟的分析结果可看出,当桩身承载力比基岩承载力低时,破坏一般发生在桩体;当桩身承载力比基岩承载力高时,破坏多发生在桩底基岩及桩与周围岩土界面上;当基岩中存在结构面时,尤其是软弱结构面,破坏多发生在桩周基岩与软弱结构面上。基岩中倾斜的软弱结构面对嵌岩桩的极限承载力影响较大,建立无结构面情况下嵌岩桩桩基模型进行对比,可以看出无结构面情况下的嵌岩桩桩基承载力是有结构面的嵌岩桩桩基承载力的4倍,当软弱结构面与嵌岩桩的距离较近时,嵌岩桩的承载力会急剧降低。     

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。     

岩溶区嵌岩桩桩端持力层的有限元分析

用Marc有限元方法对岩溶区嵌岩桩桩端持力层进行了分析,数值模拟了岩层顶板的破坏过程及破坏形态,总结了三类破坏,并且对影响溶洞顶板稳定性的两种主要因素进行了深入分析,获得了一些定性的结论,可供工程人员参考。     

模型嵌岩桩试验及数值分析

由于嵌岩桩的极限承载力很高,在现场试验中很难将其加载至破坏和监测破坏时嵌岩段摩阻力的分布特征。采用室内模型试验方法对桩1混凝土及桩1岩石界面的摩阻特性进行研究。试验中对两个嵌岩桩模型进行荷载试验,将其中一个加载至破坏。试验结果表明,破坏发生在桩/混凝土界面,而桩身及岩体内部均保持完好。另外,桩/岩石界面上的摩阻力分布是非均匀的;模型桩破坏时在嵌岩段上部产生的摩阻力远大于下部的值。数值模拟结果表明,摩阻力的这种分布特性是因为桩周岩体变形所在界面所产生的法向压应力的影响。试验结果说明,对于建造在高强度岩体中的嵌岩桩,其承载力特性极大地取决于桩/岩石界面的摩阻特性,而摩阻力的分布又受到桩周岩体变形的影响。     

岩溶区桩基破坏模式研究及稳定性分析

在室内模型试验的基础上,采用有限差分法对桩基荷载作用下岩溶地基的稳定性进行数值模拟分析,得出溶洞周围岩体在桩基荷载作用下内部应力、应变的变化过程及破坏面的形状和位置等,提出判断岩溶区桩基稳定性的有效判据。归纳总结岩溶区桩基及其下伏溶洞的破坏机理和破坏模式,主要包括桩基破坏和溶洞围岩破坏。破坏模式主要受溶洞大小、荷载作用位置以及溶洞顶板厚度等因素影响,其中溶洞顶板厚度为主要影响因素。     

FAILURE PATTERN STUDY AND STABILITY ANALYSIS OF PILE FOUNDATION IN KARST AREA

在室内模型试验的基础上,采用有限差分法对桩基荷载作用下岩溶地基的稳定性进行数值模拟分析,得出溶洞周围岩体在桩基荷载作用下内部应力、应变的变化过程及破坏面的形状和位置等,提出判断岩溶区桩基稳定性的有效判据。归纳总结岩溶区桩基及其下伏溶洞的破坏机理和破坏模式,主要包括桩基破坏和溶洞围岩破坏。破坏模式主要受溶洞大小、荷载作用位置以及溶洞顶板厚度等因素影响,其中溶洞顶板厚度为主要影响因素。     

桥梁桩基荷载下溶洞顶板稳定性研究

基于 Hoek-Brown 准则,考虑溶洞顶板和桩基相互作用受力特性,针对岩溶地区溶洞地质条件的固支、简支圆板和矩形板4种模型,应用弹性力学推导溶洞顶板在桩基荷载下的最大应力计算式;引入 Hoek-Brown 准则作为判定顶板破坏的依据,得出顶板在不同简化模型下的顶板厚度理论计算公式以及在冲切、剪切破坏下的安全厚度计算公式。以江肇高速公路西江特大桥南引桥5号墩 C 桩桩基为研究对象,结合 Hoek-Brown 准则参数到Mohr-Coulomb准则参数的等效转换方法,得到不同板模型和抗剪切、冲切顶板安全厚度的计算结果。此外,应用有限元数值模拟方法得到不同板模型顶板安全厚度的数值模拟结果。通过比较理论验算和数值模拟结果不难发现：引入 Hoek-Brown 准则可以准确地分析溶洞顶板稳定性;所得到的4种不同简化力学模型下岩溶地区桥梁桩基荷载下溶洞顶板安全厚度计算公式可以进一步充实现有规范的内容,有效地服务于工程实践。     

岩溶地区既有桩基础病害加固设计及数值分析

某既有线桥梁在上部荷载长期作用下,桥墩产生沉降和倾斜,危及行车安全。勘察表明,该桥墩基础下分布有溶洞。基于突变理论,根据岩溶区桩下卧溶洞顶板失稳破坏条件,确定了位于溶洞顶部原桩的承载力;在此基础上,针对岩溶分布特征和地基承载特性,采用增补桩基-扩大承台主动加固法对其进行加固,通过理论计算确定合理桩长;同时,采用数值模拟软件,分析了桥墩基础加固前后的稳定性,以及增补桩基桩长与桥墩基础沉降和倾斜的关系。结果表明：数值计算结果与理论计算结果吻合,原桥墩基础承载力不满足设计要求,增补桩的合理长度为14.5 m,已穿透溶洞,此时承台中心沉降为6.9 mm,纵桥向承台最大沉降差为0.89 mm。     

人工挖孔桩在岩溶地区的应用

岩溶是一种不良的地质现象,在广东省有较广泛的分布,且大多数岩溶地区的基岩以石灰岩为主。石灰岩强度高,是高层建筑物桩基础的理想持力层,但因岩溶地区地质条件复杂,给桩基础的设计和施工带来很大困难。岩溶地区最常用的桩基础形式是冲孔灌注桩,但施工时有如下困难：（1）软弱层泥浆护壁困难,易塌孔、漏浆,引起地面下沉;（2）溶沟、溶槽内施工时易卡冲斗,沿岩面易发生倾斜而影响施工进度;（3）沉渣清理较困难,易降低桩端承载力;（4）对水下浇筑混凝土技术要求较高。由于以上原因,采用冲孔灌注桩造价偏高,工期较长。经济效益差且易产生质量隐患。对此,在岩溶地区某邮电综合大楼工程中采用人工挖孔桩基础取得成功,现介绍如下。     

嵌岩桩的承载性状及嵌入深度研究

分析当前嵌岩桩的承载性状和嵌岩深度两大问题,着重探讨嵌岩桩承载机理与桩端为倾斜岩面的嵌岩深度取值方法,并应用于具体工程,实践证明该取值方法是行之有效的,可以缩短工期和降低工程造价。     

基于桩侧阻力强化效应的嵌岩桩承载力计算

 根据常法向刚度条件下结构面剪切力学特性研究嵌岩桩的荷载传递机制。考虑桩–岩界面胶结作用,提出完整的嵌岩桩桩–岩界面剪切机制,即包括胶结破坏、滑动剪胀及剪切滑移3部分;根据桩–岩界面不同剪切阶段的力学特性,建立完整的桩–岩界面剪切本构方程。基于结构面剪切力学特性,从理论上分析嵌岩桩桩侧阻力强化效应的产生机制。研究结果表明,桩侧阻力增强效应在整个桩侧都有发生,但在桩端附近桩侧最为明显。在机制分析的基础上,提出考虑桩侧阻力强化效应的嵌岩桩竖向承载力理论计算方法,该法计算模式明显有别于传统桩基规范算法。工程算例对比分析结果表明,该方法计算值比桩基规范传统算法计算值更接近于现场实测静载试验结果。这一算法可为嵌岩桩设计与应用提供新的思路。