红砂岩嵌岩桩模型试验研究

针对红砂岩地区嵌岩桩的桩-岩界面摩阻特性进行现场模型试验,通过在桩身设置应变计来测量桩身轴力和侧摩阻力分布。模型试验研究表明:红砂岩嵌岩桩在整个加载过程中表现为端承摩擦桩,破坏模式为突变型破坏;桩侧摩阻力分布模式呈波动式的上大下小型分布,大小与施工质量有很大关系;其承载力比按现行规范计算的结果偏大,而且红砂岩软化使得承载力和侧摩阻力变小。分析认为,短桩侧摩阻力发挥较充分,并提出红砂岩嵌岩桩最佳嵌固深度为5倍桩径。     

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。     

大直径灌注桩抗拔承载性状分析

根据5根大直径灌注桩现场抗拔静载试验和应力测试结果,分析了嵌岩桩荷载传递性状和嵌岩段摩阻力发挥过程一些特性,得到抗拔桩的桩周土层抗拔系数以及Q–s曲线呈缓变形的抗拔桩极限承载力取值方法。结果表明抗拔桩的曲线形状与持力层岩石风化程度和桩的嵌岩深度有关。同时根据嵌岩段摩阻力发挥过程特点,进一步探讨了影响嵌岩段摩阻力发挥值主要因素。     

南京地区大直径后注浆嵌岩桩静载荷试验研究

桩基静载荷试验是研究桩基承载力性能和工艺参数最为可靠的试验方法。基于4根直径1.2m桩端桩侧联合后注浆嵌岩钻孔灌注桩单桩静载荷试验,得到了试验桩的荷载位移曲线、桩身轴力分布特性、桩侧摩阻力分布特性和桩身承载力特性。试验表明:该4根试桩极限承载力均不小于50 000 kN,桩顶位移变形量均小于45 mm,位移控制能力表现较好;通过桩身轴力和桩身断面位移变形参数分析可知,桩顶位移变形主要来于非嵌岩段的桩身压缩变形,占总变形量的88%～92%;桩身轴力及侧摩阻力曲线表明嵌岩段的侧阻力并未充分发挥,端阻力占总承载力的比例相对较小,为6%～7%左右;桩基承载力主要由侧摩阻力承担,表现为摩擦桩。     

嵌岩工字钢桩承载力特性研究

 嵌岩工字钢桩广泛应用于香港地区,通过现场载荷试验及室内摩阻力试验对这种桩型的承载力特性进行研究。试验结果表明,在垂直载荷作用下嵌岩工字钢桩中的工字钢与周围混凝土界面上会有摩阻力产生,但两者又不能看作是一个复合整体。当荷载增加到一定程度时,钢/混凝土界面上会产生滑移。对于短桩来说,滑移的范围可能达到嵌岩段顶部。因此,在对桩身的压缩变形进行计算时,必须考虑这一特性。根据现场及室内试验结果,对目前采用的桩身变形的计算方法提出修正。对比结果表明,所提出的方法能更好地与现场试验的结果相符合,应用所提出的方法可以对载荷试验的结果进行更加准确的判断。     

较破碎岩石地基中嵌岩桩竖向承载力分析

嵌岩桩的分析基于桩端置于完整岩体中的研究较多，而本文更偏向于较破碎岩体中的桩的竖向承载力分析。结合武汉某高层项目现场静载荷试验，对较破碎岩体中的嵌岩桩承载力进行分析，研讨此类岩体中桩基的承载性状。结果表明：较破碎岩石中嵌岩桩的Q-s曲线呈陡降型，桩顶沉降主要由桩身压缩引起，达到了90%以上；在有效桩长范围内，桩身轴力随埋深增加呈递减趋势；侧摩阻力分布曲线呈“上小下大”,其发挥具有异步性；极限荷载下，试桩端阻比平均值为30.59%,呈端承摩擦型桩特性。此外，通过对嵌岩段承载力进行修正，提出了较破碎岩体中嵌岩桩的承载力计算方法，并通过实例验证的结果与实测值相差较小。试验成果可为较破碎岩体中桩基设计提供借鉴。     

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.     

岩体结构性对嵌岩桩承载变形性状影响的研究

目前,在对嵌岩桩的承载力计算时,一般只考虑岩块强度而未反映岩体成层性及其破损状态等岩体结构性的影响。通过数值计算讨论了岩体的结构性对嵌岩桩承载性状的影响,得到：岩体成层分布时,若桩端以下为硬持力层,则端阻所占总荷载的比例加大,沉降减小,侧阻的发挥受到限制;由于桩周岩体的风化破损程度不同,桩侧阻力沿深度分布不均匀,下部微风化岩石较上段侧阻力要大,但同一风化段内其值相差不大。     

DX嵌岩桩失效机制试验研究

与直孔嵌岩桩相比,新型DX嵌岩桩具有造价低、沉降小、嵌岩少、承载力高、盘阻力与端阻力同步发挥等优势,在工程实践中得到成功应用。然而现场静载试验很难达到其承载极限,目前尚无DX嵌岩桩破坏的相关实例。为研究其失效机制,开展DX嵌岩桩破坏性模型试验,对其荷载沉降变形特性、桩周岩体附加应力分布规律进行分析。此外结合现场试验,建立三维数值模型,对加载过程中桩周最大主应力分布及塑性区演化过程进行分析。结果如下:(1)DX嵌岩桩Q-s曲线呈缓变型,具有明显的阶段特征;(2)桩体-岩土体承载体系呈渐进性破坏:加载初期承力盘能即时承担荷载并抑制桩顶沉降;随荷载增加,盘底岩体剪切破坏范围逐渐扩大,并达到其承载极限,桩端承担荷载增大,桩底压缩核不断挤压周围岩体,桩顶加速沉降。结合其荷载沉降特征及桩周岩土体附加应力分布及塑性区演化过程,将DX嵌岩桩失效过程分为四个阶段:弹性阶段、屈服前塑性阶段、屈服后塑性阶段及破坏阶段。     

基于Hoek-Brown准则嵌岩段桩–岩侧阻力修正计算方法

利用二维Hoek-Brown(2002)破坏准则为岩石破坏标准,基于“小孔扩张理论”模拟嵌岩段桩侧摩阻力的“剪切–滑移–膨胀”发挥机理,综合考虑了桩体单元受到桩径发生改变后由于岩体的径向约束作用而产生的法向应力,以及土、岩体由于重力的作用产生的竖向应力导致的桩体表面的水平向法向应力,对已有文献推导出来的桩侧极限摩阻力计算进行了修正,并通过算例分析讨论了桩身轴力、岩石强度模数、岩体抗拉强度系数、岩桩刚度比、桩径以及嵌岩比等因素对极限侧阻力的影响。结果表明：嵌岩段极限侧阻力随单桩轴力增大而增大;嵌岩段极限侧阻力与岩石强度模数和岩体抗拉强度系数相关;嵌岩段极限侧阻力与岩桩相对刚度呈正相关;桩径的增加,桩极限侧阻力减小;随嵌岩比增大,传递到桩端的荷载减小,嵌岩段极限侧阻力减小。     

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。     

小直径超深嵌岩灌注桩侧阻力现场试验研究

主要针对小直径超深嵌岩灌注桩嵌岩段侧阻力进行分析研究。在单桩竖向静载荷试验中,在桩身分层预埋钢筋计和应变计,测读各级荷载作用下桩身内力值,对嵌岩段侧阻力的发挥机制进行分析。结果表明:桩身内力是由上至下逐渐开始发挥的,对于超深的嵌岩桩,桩端阻力发挥比例极小。桩身侧阻力随着荷载的增加不断地变化,上部侧摩阻力先发挥,并且在每级荷载作用下,桩侧摩阻力都有传递。受桩端岩层的影响,嵌岩段靠近桩端部分的侧阻力要高于远离桩端的侧阻力。嵌岩段侧摩阻力分布曲线整体呈双驼峰形,下部峰值高于上部峰值,且在桩顶荷载传递过程中,最大峰值有下移的趋势。     

嵌岩桩嵌岩深度效应三维弹塑性有限元分析

采用接触面单元模拟竖向荷载作用下桩与岩土间的粘结一滑移,提出了一种模拟嵌岩桩嵌岩深度效应的三维弹塑性有限元模型,指出计算模型能较好地反映接触面极限摩阻力及粘结刚度的影响,分析表明,在输入合理参数的前提下,该模型可用于分析确定嵌岩桩的合理嵌岩深度.     

嵌岩桩的极限端阻力发挥特性及其端阻力系数

嵌岩桩极限端阻力发挥特征及端阻力系数取值是岩土工程中嵌岩桩应用的重要研究课题之一。收集整理了不同地区学者在不同时期、不同岩石性质和不同嵌岩条件下开展的165个嵌岩桩端阻力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其天然单轴抗压强度、嵌岩直径与嵌岩深度、嵌岩桩极限端阻力等。定义嵌岩桩极限端阻力与岩石天然单轴抗压强度的比值为嵌岩桩端阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩桩极限端阻力和端阻力系数的影响规律,建立了嵌岩桩极限端阻力及端阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式。     

嵌岩桩的承载特性与计算模式的认识

嵌岩桩是在端承桩的基础上发展起来的,在计算嵌岩桩承载力时,过去常忽略覆盖层的侧阻力,将嵌岩桩作为直接传递荷载给基岩的受压柱看待,荷载全部由桩端承担。本文通过对嵌岩桩的长径比大小、上覆土层特性、嵌岩段的岩性及成桩工艺(有无沉渣)等分析,得到嵌岩桩不一定是端承桩的概念,从而改变了人们对嵌岩桩承载特性的认识。即认为嵌岩桩的长度越长,长径比越大,上覆土层越硬、嵌岩深径比越大、嵌入岩体越深,嵌岩桩的承载性状越表现为摩擦型桩,而离端承桩也越来越远。并对现行的几种嵌岩桩承载力的计算模式进行了分析。     

岩层设承力盘的嵌岩桩抗拔静载试验及计算方法研究

为提高东南沿海桩基础抗拔承载性能,开发应用了一种新型的、在桩身嵌岩段的上侧岩层中设置双向旋扩承力盘的抗拔嵌岩桩。结合广东佛山市某工程,进行单桩竖向抗拔承载特性静载试验。试验表明,该桩抗拔性能优越,抗拔承载力大大优于抗拔直孔桩及扩底桩。基于实测数据,建立适用于该桩的极限承载力双曲线理论模型。基于Hoek-Brown岩体破坏准则及嵌岩桩单桩抗拔承载机理,提出该桩型的抗拔破坏模式,并建立相应的单桩抗拔极限承载力计算方法。该计算方法可有效反映盘下嵌岩段的岩体性质、承力盘所处岩层的岩体性质、盘角及上覆土层厚度等因素对基桩抗拔极限承载力的影响。与规范方法、现场实测的抗拔承载力计算结果对比表明,该计算方法与现场测试结果吻合度高,具有很好的应用前景。     

软土地基嵌岩桩的受力性状

结合现场嵌岩桩试桩资料,对嵌岩桩的竖向承载机理、嵌岩深度、端阻力、桩侧阻力等问题进行了深入的探讨,揭示嵌岩灌注桩的承载特性、荷载传递机理、不同桩长的桩在不同荷载水平下的受力性状及桩长压缩规律,得出对嵌岩灌注桩的设计、施工一些具有指导意义的结论。     

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。