丹江口库区郧县汉江二桥嵌岩桩基岩承载力特性试验研究

丹江口库区郧县汉江二桥地基为白垩系至下第三系的一组软岩和极软岩,具有胶结较差易扰动的特点,桥梁基础为嵌岩钻孔灌注桩,在详勘阶段进行了岩块物理力学性质试验和现场岩体力学试验,其中采用的桩侧摩阻力试验为岩体力学试验的新方法。通过现场试验研究基岩荷载与沉降变形的关系,得出桩端阻力和桩侧摩阻力的容许值,弥补了室内岩石试验的局限性,提出了桩端阻力及桩侧摩阻力参数建议值,为工程优化设计提供了依据。     

基于Hoek-Brown强度准则的嵌岩桩极限承载力确定

考虑岩体结构的完整性、岩块单轴抗压强度及三向应力等因素的影响,引入Hoek-Brown岩石强度准则,采用Lambe变换,建立了较为实用的嵌岩桩桩侧摩阻力模型。然后基于简化的桩端岩体破坏模式,利用极限平衡原理,推导了三向压力下嵌岩桩桩端阻力的计算公式,进而获得嵌岩桩极限承载力计算公式。对公式参数分析表明：岩体质量对摩阻力影响较大,岩体质量越好,摩阻力τr越大,反之越小;岩体质量评价指标RMR值为100时,摩阻力τr可达到0.4σc;岩体质量评价指标RMR值为10时,摩阻力τr接近0.01σc。最后以2个工程实例对本文计算方法进行了验证。     

较破碎岩体中桩基竖向承载力分析与探讨

较破碎岩体中桩基设计时往往被视为端承桩,不计桩侧阻力,使得桩基承载力未能得到充分利用,因此,需对其进行更深入的研究。以贵州某地区嵌岩桩为研究对象,地基持力层岩体为较破碎岩体,通过单桩竖向抗压静载荷试验,分析较破碎岩体嵌岩桩竖向承载力,探讨较破碎岩体中桩基的承载特性。研究结果表明较破碎岩体嵌岩桩嵌岩段桩侧摩阻力发挥较好,且在同一岩性中因成分不同其值各有差异。根据实测结果,结合经验参数计算,桩基竖向承载力实测值为计算值的4.2~5.5倍。由此可见,较破碎岩体中嵌岩桩的侧摩阻力十分可观,若按端承桩设计,会创成工程成本增加。成果可为较破碎岩体中桩基设计提供参考。     

基于Hoek-Brown强度准则的嵌岩桩极限承载力确定

摘 要：考虑岩体结构的完整性、岩块单轴抗压强度及三向应力等因素的影响，引入Hoek-Brown岩石强度准则，采用Lambe变换，建立了较为实用的嵌岩桩桩侧摩阻力模型。然后基于简化的桩端岩体破坏模式，利用极限平衡原理，推导了三向压力下嵌岩桩桩端阻力的计算公式，进而导得嵌岩桩极限承载力计算公式。文中参数分析表明：岩体质量对摩阻力有强烈影响，岩体质量越好，摩阻力 越大，反之越小；岩体质量评价指标RMR值为100时，摩阻力最大能达到0.4c；岩体质量评价指标RMR值为10时，摩阻力 接近0.01c。最后以2个工程实例对本文计算方法进行了验证。     

海甸峡水电站软岩坝基物理力学参数建议值的选取

针对海甸峡水电站软岩坝基进行了大量取样岩石室内试验和现场岩体原位测试,笔者对试验成果进行分类统计分析汇总,舍去不合理的离散值,以整理后的试验值作为标准值,再结合水电站工程具体水工建筑物地基的工程地质条件进行调整。依据并遵循相关规程规范中岩土物理力学参数取值原则,合理选取了海甸峡水电站软岩坝基物理力学参数建议值,供水工设计人员使用。     

基于PHC管桩现场静载试验的基桩承载特性研究

【目的】我国沿海地区广泛存在饱和软土地层，且不同区域地层差异显著。软土前期固结预处理会使得地层的物理力学特性产生变化，为了准确计算后续施工中基桩的竖向承载力，最直接的办法就是通过现场竖向抗压静载试验实测得到桩侧摩阻力分布规律。【方法】在舟山某基地工程开展了5根桩的现场静载试验，桩1—桩4用于分析不同桩端持力层条件和桩径对PHC管桩单桩极限承载力的影响；通过在桩5桩身布设振弦式钢筋计，实时监测静载试验过程中桩身轴力，进而得到桩侧摩阻力的分布和变化规律。【结果】结果显示，桩1—桩4静载试验得到的极限承载力分别为8 000 kN、8 000 kN、6 600 kN和7 200 kN;实测分析得到桩5在处理后的两层淤泥质粉质黏土层中桩侧摩阻力分别为31 kPa和35 kPa。【结论】结果表明，实测得到的桩侧摩阻力大于勘察提供的建议值，说明地基预处理后桩土界面强度提高，计算得到的桩基承载力与静载试验测试值更加吻合；随着桩顶荷载的逐渐增大，桩身轴力也逐渐增大，且自上而下桩身轴力逐渐减小。研究成果为处理后深厚软基中桩基承载特性的计算提供试验依据。     

岩体原位试验新技术在水工复杂岩体工程中的应用综述

为解决复杂岩石力学问题,研发了复杂应力路径岩体高压真三轴原位试验技术及流变试验技术、岩体原位大尺度模型试验技术以及岩体破裂扩展精细探测技术等岩体原位试验新技术,并将其应用于白鹤滩柱状节理玄武岩修建高拱坝适宜性、锦屏二级引水隧洞高应力条件下深埋岩体力学特性、乌江构皮滩垂直升船机软岩地基长期变形预测等水工复杂岩体工程关键技术问题的研究。主要研究成果为:①针对高地应力岩体和地下洞室开挖复杂应力路径岩体的变形破坏问题,获得了柱状节理玄武岩、深埋大理岩考虑中间主应力影响的非线性强度准则的强度参数;②针对高应力、复杂应力路径条件下复杂结构岩体的流变特性问题,获得了深埋大理岩流变参数;③针对柱状节理玄武岩松弛特性及预应力锚固防松弛措施,实现了柱状节理玄武岩开挖松弛过程以及岩体真三轴试验破坏过程声发射精细探测;④针对构皮滩超高垂直升船机桩-软岩复合地基长期变形问题,获得了桩-软岩复合地基流变参数。该成果提升了岩体原位试验技术水平,发展了岩石力学基础理论,对解决水工复杂条件下的岩石力学新问题提供了技术支撑。     

大宁水库水下第三系黏土岩地基承载力分析

针对水下第三系黏土岩地基承载力评价存在的问题,以大宁水库地区新建泵站为案例,采用土、岩分类对比试验方法,分析水下第三系黏土岩的力学性质和物理力学指标,并通过原位测试、波速测试、旁压试验等多种手段对黏土岩的地基承载力进行了综合分析,并利用波速-旁压联合测试法定量分析评价黏土岩的地基承载力。结果表明:第三系黏土岩具有明显的土岩二象性,其含水率对土体的力学性质影响较大而对岩体的力学性质影响相对较小;单独采用旁压试验法计算黏土岩地基承载力特征值为未经过开挖卸荷和扰动的岩体承载力,其结果大于天然岩体的承载力特征值;剪切波速试验和波速-旁压联合测试求得的承载力较为符合实际情况,波速-旁压联合测试法可以作为原位测试的理论参考,定量评价地基承载力。     

确定软岩地基桩基承载力参数的新方法与应用

南水北调中线一期工程输水总干渠第三系软岩地基占线路总长的68%,桩基数量为国内外土建工程之最.由于软岩具有易扰动性的显著特征,软岩地基和桩基力学参数获取的手段单一并存在欠陷,导致参数取值的不确定性,在此情况下,带来设计指标估计有较大富余,对工程投资影响巨大.因此现阶段研究软岩地基桩基承载力特性工作显得尤为迫切.文章介绍了采用模拟桩极限侧阻力试验、自平衡试桩法等获取参数的新方法以及其成功应用工程的实例;并简要介绍了离心机模拟试验、计算机数值仿真技术、桩基动力检测方法以及提高桩基承载力的新方法.建议不失时机地将这些新方法应用于设计和施工方案的优化,控制基础的不均匀变形,缩短工程周期,减少设计变更.     

双层土体结构对超长桩承载性状的影响

利用三维有限元方法,研究了双层地基土中超长桩的承载性状.利用线弹性模型模拟桩身混凝土的应力应变关系.邓肯-张非线性弹性模型模拟地基土,河海大学薄单元模型模拟桩.土间的非连续变形.计算结果表明,对上硬下软地基土结构,当硬土层厚度不大于桩身人土深度时,随硬土层厚度的增大,桩顶极限荷载、桩侧极限阻力均呈非线性增大;对上软下硬地基土结构,当软土层厚度不大于桩身入土深度时,随软土层厚度的增大,桩顶极限荷载、桩侧极限阻力均呈非线性减小;桩身轴力和桩侧阻力沿深度的分布随地基土结构而异.桩侧摩阻力在硬、软土层分界处有急剧变化现象;超长桩的失稳由桩侧土体的破坏引起.     

湿化及流变对不同软岩料利用范围面板坝应力变形的影响

为研究不同软岩料分区范围下湿化及流变特性对面板堆石坝的应力及变形影响。查找、对比软岩料的湿化及流变模型,分析和研究已有的软岩料湿化及流变特性的有限元实现方法。以某面板堆石坝为例,按软岩料的不同填筑范围制定两种计算方案,分别进行大坝的三维有限元应力变形计算,然后通过对比分析两种计算方案的计算结果,系统总结软岩料不同填筑范围对面板堆石坝应力变形的影响规律。结果表明:随着软岩料利用范围的扩大,坝体的流变范围也随之扩大,相应的垂直位移、水平位移位移及面板的挠度也随之增大。因此,在实际面板砂砾石坝工程设计中,进行软岩料的扩大利用时需要合理的制定软岩料填筑范围。     

排水结构设置后软岩隧洞的渗流-应力耦合分析

高外水作用下,深埋软岩隧洞围岩-支护结构安全将受到极大挑战。为了降低高外水压对软岩隧洞围岩-支护体系的影响,较常见的工程处理措施为在隧洞周围布置排水结构,以降低洞周外水压力。笔者首先提出了一种简便的隧洞围岩-衬砌结构渗流-应力分析思路。然后,以某过断层带深埋软岩隧洞为研究对象,通过开展隧洞施工期、运行期渗流-应力耦合分析,研究了软岩隧洞排水结构的排水效应。研究发现,在注浆圈和排水结构的综合作用下,隧洞衬砌附近的水力比降较小,注浆圈水力比降较大,使注浆圈承担绝大部分外水荷载,而衬砌承担少部分外水荷载;在软岩和衬砌的变形协调作用下,最终形成注浆圈与衬砌的协同承载效应,有效提高了隧洞的运行安全水平。     

软岩钻进参数的选择与工艺改进

江西省有许多水工建筑物的持力层为白垩系和第三系软岩.为保证软岩的钻探质量,提高软岩钻探效率,介绍了第三系泥质粉砂岩软质岩层的钻进参数选择和钻探工艺.     

软岩筑面板堆石坝的坝体断面分区研究

针对面板堆石坝工程中软岩堆石材料的利用问题，采用数值计算分析的方法，结合具体工程的计算实例，分析了利用软岩堆石料的面板堆石坝的应力变形特性。在此基础上，研究了软岩堆石料的分区布置问题，进而提出了面板堆石坝软岩堆石料利用的基本原则。研究结果表明：在利用软岩修筑的面板堆石坝设计中，通过合理布置软岩材料分区，可以在保证坝体整体稳定和面板受力均匀的前提下，尽可能地扩大软岩利用区的范围，使工程设计进一步得到优化。     

考虑软弱基座风化效应的望霞危岩崩塌机制分析

三峡库区巫山县望霞危岩属上硬下软的软弱基座型边坡。软弱基座为页岩,抗风化性弱,易形成一定深度的低强度强风化带,甚至出现凹腔。软弱基座的压缩变形,是造成危岩压缩-滑塌失稳的主要原因。首先对望霞危岩工程地质条件及变形破坏特征进行分析,然后采用离散元UDEC模拟研究了软弱基座风化深度对危岩变形破坏过程及机制的影响规律。研究发现:通过考虑软弱基座的风化效应能较好地再现危岩的失稳过程。根据风化深度及危岩变形破坏演化,将危岩变形失稳过程分为稳定、累积损伤、座落及折断四个阶段。     

黄河沙坡头水利枢纽坝基软岩变形特点及分析

沙坡头水利枢纽坝基以软岩为主，岩体变形问题已是本工程的一个主要地质问题。在工程施工过程中，通过埋设变形观测装置对其变形进行观测和分析，探讨软岩变形规律及影响变形的主要因素，为研究软岩工程地质特性和大坝稳定分析提供依据。     

考虑应变软化的高速公路软岩隧道围岩变形分析

软岩隧道具有变形大流变时间长等特点,采用何种模型模拟软岩的应力应变关系在数值计算中至关重要。通过数值模拟和三轴试验对比,确定以驼峰曲线函数表达式描述软岩的应变软化材料特性关系,结合 FLAC 软件采用应变软化模型对三种开挖方式进行了模拟计算分析,确定最优开挖方式。然后针对软岩围岩变形进行了理想弹塑性模型和应变软化模型的分析对比。将软岩应变软化本构模型得出的围岩变形与实测值进行对比分析,发现其二者值能够较好吻合,因此采用应变软化模型计算软岩隧道变形是可取的。     

滇中引水工程香炉山深埋长隧洞主要工程地质问题

香炉山深埋长隧洞是滇中引水工程总工期控制性工程,隧洞总长62.596 km,最大埋深1 450 m,具有线路长、埋深大、勘察研究范围广、地质构造背景与岩溶水文地质条件复杂、地下水环境影响敏感等工程特点。勘察期通过大范围线路比选和综合勘察测试研究,逐步选定了隧洞线路并基本查明其工程地质与水文地质条件,对隧洞高地震烈度区抗震与穿越活动性断裂抗断问题、涌突水(泥)与地下水环境影响问题、高地应力与硬岩岩爆及软岩大变形问题、高外水压力问题及穿越煤层、膨胀土特殊岩土工程地质问题等进行了深入分析,为隧洞工程设计、施工提供了可靠的技术支撑,为类似深埋长隧洞的相关研究提供参考。     

深埋软岩供水隧洞蠕变特性研究进展

水利水电建设及跨区域调水工程最为常见;具有强度低,孔隙率高,吸水性好,易风化,且具有突出的水理性(遇水软化、膨胀、崩解)和显著的流变特性。结合水利工程及深部软岩工程灾变规律及控制难题,详述了供水隧洞软岩的水理特性、力学特性、蠕变机理、蠕变量计算及本构模型研究进展,梳理了软岩力学特性研究现状,展望了相关有待研究的方向。     

糯扎渡电站右岸构造软弱岩带渗透变形试验研究

糯扎渡水电站工程地质条件复杂,尤其是坝址右岸存在的构造软弱岩带,对坝基的工程地质条件影响极大,该软弱岩带存在渗透变形问题。文章针对渗透变形稳定问题进行了专门的现场试验研究,并对试验过程、方法、要求和成果进行了系统的分析论述,为本工程水工建筑物布置和右岸坝基防渗处理提供了重要依据,同时也希望这一试验方法能为其它工程解决类似问题有所帮助。