傾斜巖層面的軟巖嵌巖群樁承載機理研究

嵌巖樁廣泛應(yīng)用于高層建筑、大跨度橋梁以及海洋石油鉆井平臺等工程中，具有承載力高、沉降小和抗震性能好等優(yōu)點。軟巖在世界范圍內(nèi)分布普遍，工程中也大量采用了軟巖嵌巖樁基礎(chǔ)，并且其中很多基礎(chǔ)持力巖層的頂面是傾斜的。本項目通過單元試驗、室內(nèi)模型試驗、CT掃描可視化、振動臺試驗、理論分析和數(shù)值模擬等手段，開展了軟巖力學(xué)特性、樁端承載機理、樁側(cè)界面特性、單樁豎向承載特性、群樁承載特性和沉降計算、群樁地震響應(yīng)等方面的研究。研究結(jié)果表明，樁基承載力隨著嵌巖樁徑、嵌巖深度、上覆壓力的增大而增大；隨著樁頂荷載增大，樁側(cè)摩阻力自上而下逐步發(fā)揮，樁端荷載分擔(dān)比例逐漸增大，樁身側(cè)摩阻力近似呈R型分布；樁身平均側(cè)摩阻力隨著樁頂位移的增加而增大，基本呈雙曲線關(guān)系。根據(jù)樁-巖界面試驗，提出了考慮樁-巖界面咬合、磨損作用的界面本構(gòu)模型。CT掃描試驗從細觀角度揭示了樁端軟巖的破壞模式為球孔擴張模式，樁端下軟巖壓密區(qū)范圍為樁端深度方向1.2d～1.3d。采用球孔擴張理論研究軟巖嵌巖樁的承載機理，提出了極限承載力的計算公式。開展了群樁模型試驗和振動臺模型試驗，綜合模型試驗、理論分析和數(shù)值模擬，提出了傾斜巖層面的軟巖嵌巖群樁的沉降計算方法、承載力與沉降雙控設(shè)計準則、加固和減震措施。該項目的研究成果具有較大的理論價值和實用價值。 2100433B

橋梁、渡槽基礎(chǔ)往往采用大直徑嵌巖樁，其基巖軟弱且?guī)r面傾斜。傾斜巖面軟巖嵌巖群樁存在沿巖面滑移、群樁擠擴壓屈、不均勻沉降等問題；由于持力層性質(zhì)差、巖面傾斜、基樁非等長、樁-巖界面特殊、荷載條件復(fù)雜等因素，該群樁的承載機理需進行系統(tǒng)深入的研究。本項目引入CT掃描技術(shù)進行嵌巖樁模型試驗，實現(xiàn)變形及發(fā)展的可視化，從細觀角度揭示嵌固機理；采用擴孔理論研究軟巖嵌巖樁的承載機理和應(yīng)力路徑，建立其極限承載力的計算公式；進行軟巖應(yīng)力路徑三軸、動力三軸和樁-巖接觸特性等試驗，建立軟巖的靜動力本構(gòu)模型、樁-巖界面本構(gòu)模型；進行群樁離心模型試驗和振動臺模型試驗，考慮承臺-群樁-巖土體非線性共同作用，研究傾斜巖層面的軟巖嵌巖群樁的承載機理與破壞模式、動力特性與地震響應(yīng)。綜合模型試驗、理論分析和數(shù)值模擬結(jié)果，提出傾斜巖層面的軟巖嵌巖群樁的設(shè)計計算方法、承載力與沉降雙控設(shè)計準則、加固與減震措施，并在實際工程中推廣應(yīng)用。

《超長群樁基礎(chǔ)承載機理研究》詳細介紹了超長群樁基礎(chǔ)室內(nèi)外模型試驗、離心試驗、現(xiàn)場試驗、數(shù)值計算、監(jiān)測反分析，得出了群樁基礎(chǔ)荷載傳遞機理，以及在蘇通大橋基礎(chǔ)中的應(yīng)用，并專題討論了鋼混組合變截面樁、樁底后注漿技術(shù)及厚承臺桁架理論。

《超長群樁基礎(chǔ)承載機理研究》可供從事樁基礎(chǔ)設(shè)計、施工、監(jiān)理工作的工程技術(shù)和科研人員以及高等院校師生參考使用。

嵌巖灌注樁的承載性狀由于長徑比、覆蓋土層性質(zhì)、嵌巖段巖性、施工工藝不同而有顯著差異。我國現(xiàn)行的關(guān)于嵌巖灌注樁承載力的計算模式大體有兩類, 一類是只計樁端阻力, 另一類是只計嵌巖部分的側(cè)阻力和端阻力。兩者都不計覆蓋土層的側(cè)阻力, 所以兩者用于計算長徑比較大的建筑物嵌巖灌注樁存在與實際承載力性狀不符合的缺點?？紤]長徑比較大的灌注樁豎向極限承載力, 其側(cè)阻力先于端阻力發(fā)揮, 屬于端承-摩擦型樁。

按《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標準》的規(guī)定, 恒載效應(yīng)的變異系數(shù)為0. 07, 服從正態(tài)分布, 活載效應(yīng)的變異系數(shù)取為0. 29。取土性參數(shù)和荷載效應(yīng)作為基本隨機變量, 幾何尺寸視為定值 。

第一章　緒論

1.1　概述

1.2　樁基礎(chǔ)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.3　超長大直徑群樁基礎(chǔ)的研究現(xiàn)狀

1.4　主要研究內(nèi)容

第二章　室內(nèi)外群樁模型試驗研究

2.1　室內(nèi)模型試驗研究

2.2　室外模型試驗研究

第三章　群樁基礎(chǔ)的離心模型試驗

3.1　離心試驗簡介

3.2　離心試驗方法

3.3　試驗原型模擬

3.4　單樁離心模型試驗

3.5　群樁離心模型試驗

第四章　群樁基礎(chǔ)的數(shù)值模擬研究

4.1　有限元建模

4.2　超大群樁基礎(chǔ)的數(shù)值模擬

4.3　沖刷對樁基承載性能影響的數(shù)值模型分析

第五章　超長群樁基礎(chǔ)的現(xiàn)場檢測與反演分析

5.1　研究現(xiàn)狀及研究內(nèi)容

5.2　傳感器系統(tǒng)與監(jiān)測點（孑L）的布置

5.3　現(xiàn)場檢測結(jié)果

5.4　原型群樁基礎(chǔ)的工作特性

5.5　研究結(jié)論

第六章　超長大直徑鉆子L灌注樁單樁承載性能研究

6.1　靜載試驗研究

6.2　樁端極限承載力理論研究

6.3　樁身自重的研究

6.4　樁身壓縮量（沉降量）計算

6.5　承載力與沉降關(guān)系的研究

第七章　群樁基礎(chǔ)的理論計算研究

7.1　承載力計算研究

7.2　沉降的計算方法研究

第八章　鋼混組合變截面樁承載性能研究

8.1　豎向荷載作用下承載性能研究

8.2　水平向荷載作用下承載性能研究

第九章　室內(nèi)注漿試驗研究

9.1　飽和與非飽和土注漿效果研究

9.2　不同注漿壓力的注漿效果研究

9.3　注漿固化物強度隨時問變化規(guī)律研究

9.4　不同注漿添加劑的注漿效果研究

9.5　不同外界條件對固化物強度、結(jié)構(gòu)的影響分析

9.6　研究結(jié)論

第十章　樁端后壓漿研究

10.1　現(xiàn)場試驗研究

10.2　有限元分析

10.3　樁端后壓漿設(shè)計應(yīng)用

第十一章　超大型樁基承臺軟化協(xié)調(diào)空間桁架設(shè)計方法分析研究

11.1　超大型承臺設(shè)計方法研究現(xiàn)狀

11.2　集群樁基大型承臺試驗研究

11.3　樁基承臺軟化協(xié)調(diào)空間桁架理論方法研究

11.4　蘇通大橋承臺各種設(shè)計方法計算對比

11.5　蘇通大橋承臺結(jié)構(gòu)有限元分析

11.6　蘇通大橋承臺空間桁架現(xiàn)場測試分析

11.7　研究結(jié)論

參考文獻