嵌岩桩嵌岩段的岩石极限侧阻力系数

嵌岩桩在岩土工程中已得到广泛应用,但如何准确计算嵌岩段桩的极限侧阻力仍是工程设计人员面临的重要课题。收集整理了不同时期、不同地区、不同岩石强度和不同嵌岩条件下开展的145个嵌岩桩竖向下压承载力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其单轴抗压强度、嵌岩桩的直径与嵌岩深度、嵌岩段桩的极限侧阻力等。定义嵌岩段桩的极限侧阻力和岩石单轴抗压强度的比值为嵌岩桩嵌岩段岩石极限侧阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩段极限侧阻力和岩石极限侧阻力系数的影响规律,建立了嵌岩段岩石极限侧阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式,给出了不同可靠度水平下岩石侧极限阻力系数取值。     

端承嵌岩桩桩端阻力研究

现行嵌岩桩设计规范与理论只考虑桩端岩石的单向受力状态,而实际上桩端岩石在竖向荷载作用下,由于压缩变形受到周边岩石横向约束的作用而处于三维受压状态,其三轴应力强度远高于单轴强度.因此目前设计计算理论不能客观反映桩端岩石应力状态,明显偏于保守.嵌岩桩静载荷试验调查结果也证实了这一点.为此,应用材料力学强度理论对嵌岩桩的承载力进行了深入的分析研究,提出了嵌岩桩承载力的合理计算方法.     

端承嵌岩桩桩端阻力研究

现行嵌岩桩设计规范与理论只考虑桩端岩石的单向受力状态，而实际上桩端岩石在竖向荷载作用下，由于压缩变形受到周边岩石横向约束的作用而处于三维受压状态，其三轴应力强度远高于单轴强度．因此目前设计计算理论不能客观反映桩端岩石应力状态，明显偏于保守．嵌岩桩静载荷试验调查结果也证实了这一点．为此，应用材料力学强度理论对嵌岩桩的承载力进行了深入的分析研究，提出了嵌岩桩承载力的合理计算方法．     

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。     

考虑基岩水平破坏的嵌岩桩嵌岩深度计算方法

为了准确计算嵌岩桩的嵌固深度,既要考虑桩侧岩石的破坏特征,还应考虑基岩顶面水平力和弯矩的共同作用。根据嵌岩桩嵌岩段桩侧岩石的水平极限承载特性,建立了嵌岩桩嵌岩深度计算的简化分析模型,并基于Hoek–Brown强度准则和静力平衡原理,推导了考虑基岩顶面水平力和弯矩共同作用的嵌岩桩嵌岩深度理论计算公式。算例对比分析发现,通过理论公式计算得到的嵌岩深度值与规范方法的结果更为接近。在此基础上探讨了基岩顶面处水平荷载、桩径、桩侧岩石抗压强度、岩石质量分类指标对嵌岩桩嵌固深度的影响,计算结果表明:嵌岩深度随水平力增加近似呈现线性关系增大,随弯矩增加呈现非线性关系增大,而随桩径、岩石单轴抗压强度及岩体地质力学分类指标RMR增加呈现非线性关系减小。保持其他条件相同,当桩径由1.0 m增大到2.0 m和3.0 m时,对应的最小嵌岩深度约分别减小32%和44%;当岩石单轴抗压强度由15 MPa增加到30、45和60 MPa时,对应的最小嵌岩深度分别减小44.4%、59.7%及67.6%;当岩体地质力学分类指标RMR值由30增加到45、60和75时,对应的最小嵌岩深度分别减小48.9%、72.3%及84.2%。与岩石单轴抗压强度相比,岩体地质力学分类指标RMR对嵌岩深度的影响更为显著,当RMR值大于85时,嵌岩深度不足1.0 m。实际工程设计时,应综合考虑岩石的强度、质量以及桩径等方面以确定嵌岩桩的最佳嵌岩深度。     

利用岩体经验强度准则确定嵌岩桩村端阻力的探讨

本文考虑了岩体结构面,岩块单轴抗压强度,应力状态的影响,引入了Ｈｏｅｋ－Ｂｒｏｗｎ岩体经验强度准则,利用极限平衡原理,推导了嵌岩桩桩端阻力的计算式,并分析了桩端阻力与桩长,嵌岩深度的关系,文中最后指出,尽管桩端阻力在所受荷载中所占比例不大,但正确估计桩端阻力对优化嵌岩桩的设计,节约造价仍有重要意义。     

岩石地基承载力的确定

通过分析和总结目前常用的几种确定岩石地基承载力的方法与计算公式，提出采用以天然湿度条件下岩石的单轴抗压强度，作为岩石地基极限承载力的标准值，并考虑裂隙与基岩表面坡度的影响，使扩展基础的岩石地基承载力与嵌岩桩桩基的端阻力得到合理的协调。     

泥质岩地区大直径深嵌岩桩的承载特性

基于自平衡桩基测试技术,根据坝陵河大桥现场的2根桩基（SZ1、SZ2）和北盘江大桥的1根桩基（SZ3）的静载荷试验报告,对泥质岩地区大直径深嵌岩桩（嵌岩比hr/d〉3.0）在万吨级荷载作用下的承载特性进行了研究,包括桩顶荷载和位移的关系、桩侧阻力、桩端阻力等。结果表明：在泥岩地区大直径深嵌岩桩桩顶荷载-位移曲线主要以缓变型为主;桩端岩石风化程度对端阻力影响较大,微风化的泥质砂岩和白云岩极限承载力要比弱风化的泥质灰岩高;桩侧阻力的发挥与桩土界面相对位移关系比较密切,泥质白云岩桩侧阻力发挥所需桩土位移相对位移较小;最后把桩极限侧阻力与勘探报告预估值进行了分析。     

嵌岩桩竖向承载机理的数值分析

嵌岩桩的极限承载力高,在现场试验中很难将其加载至破坏和监测破坏时分析嵌岩段摩阻力的分布特征.在有限单元法的基础上,采用ANSYS软件,对两个嵌岩桩模型进行了竖向承载机理模拟.分析了桩端阻力在桩顶荷载中的比例、不同土层侧摩阻力的分布等状况.数值模拟结果表明:嵌岩桩的桩顶荷载由桩侧摩阻力与桩端阻力共同承担,桩侧阻力占60%～70%,桩端阻力和嵌岩层阻力占30%～40%;土层侧摩阻力达到极限时,桩端阻力和嵌岩层的侧摩阻力还可以进一步的发挥.     

中风化花岗岩中嵌岩桩承载性能原位试验与极限承载力预测

为深入探究中风化花岗岩中嵌岩桩的竖向抗压承载特性,对12根嵌岩桩进行了单桩竖向抗压静载原位试验与ABAQUS有限元数值模拟,通过多种方法对嵌岩单桩极限承载力进行评价,明确中风化花岗岩中嵌岩桩竖向抗压承载性状。研究表明:12根中风化花岗岩中嵌岩桩并非表现出完全端承桩,而是呈摩擦型桩或摩擦端承桩的性状;中风化花岗岩地基中的嵌岩桩竖向抗压极限承载力较高,桩顶沉降小,满足工程对基础的承载要求;有限元模拟荷载-沉降曲线与实测荷载-沉降曲线走势吻合度较高,桩顶沉降误差较小;本试验条件下,桩端阻力占桩顶荷载的56.9%,桩侧摩阻力占比为43.1%,桩侧摩阻力在荷载传递过程中发挥较充分;有限元模拟得到的单桩极限承载力与指数函数模型的预测结果较为吻合,可用于嵌岩桩单桩竖向抗压极限承载力的预测,以及嵌岩桩承载性状和荷载传递规律的分析。