高层建筑桩基荷载下溶洞顶板的安全厚度

以深圳市龙岗区龙城工业园内某高层建筑桩基荷载下的溶洞顶板为研究对象,运用理论公式和数值模拟方法分别对桩基荷载下溶洞顶板安全厚度进行研究。选取单桩承载力、溶洞洞跨、溶洞形态系数、桩端偏心率作为顶板安全厚度的影响因素,通过数值模拟得到了安全厚度与各单因素之间的影响规律,并综合考虑这些影响因素得到安全厚度的预测模型。在能保证安全的前提下,将预测模型值与理论公式值进行对比,判断出预测模型更合理节约,对岩溶地基高层建筑桩基设计和现场施工有一定的指导意义。     

穿越溶洞型基桩竖向极限承载力计算方法研究

在岩溶地区,若基桩下伏溶洞的顶板厚度不符合稳定性要求,需考虑基桩穿越溶洞并嵌入溶洞底板以提高基桩承载力。但是,目前尚无计算穿越溶洞型基桩竖向极限承载力的成熟方法。为此,首先通过室内试验研究穿越单层溶洞基桩在桩顶逐级加载条件下“地层-基桩-溶洞”系统的渐进破坏过程及破坏模式;然后,基于塌落拱理论建立溶洞顶板张拉破坏高度的计算方法,揭示桩身侧摩阻力的“拱效应”现象;其次,基于小应变理论和单向受压微元体平衡方程,建立桩身压屈的临界条件,提出了桩身轴向受压极限荷载的计算方法;最后,提出穿越溶洞型基桩竖向极限承载力的计算流程,并采用该方法计算某实际穿越溶洞型基桩的竖向承载力。     

桩基荷载下溶洞顶板安全厚度研究

本文以深圳市龙岗区龙城工业园内某高层建筑桩基下的溶洞顶板为研究对象,运用理论公式和数值模拟方法分别对桩基荷载下溶洞顶板安全厚度进行研究。选取单桩承载力、溶洞洞跨、溶洞形态系数、桩端偏心率作为顶板安全厚度的影响因素,通过数值模拟得到了安全厚度与各单因素之间的影响规律,并综合考虑这些影响因素得到安全厚度的预测模型;在能保证安全的前提下,将预测模型值与理论公式值进行对比,判断出预测模型更合理节约,对岩溶地基高层建筑桩基设计和现场施工有一定的指导意义。     

桩端下伏溶洞顶板稳定非概率可靠性分析方法

针对桩端下伏溶洞顶板稳定性分析中所具有的不确定性,采用区间数表示计算参数不确定性取值,并综合运用区间数学理论、岩体质量分类指标RMR以及Hoek-Brown经验强度准则建立参数区间数确定方法.在现有研究基础上建立同时考虑抗冲切、抗剪与抗弯作用的桩端下伏溶洞顶板极限平衡分析模型.在探讨功能函数的合理确定方法基础上,采用非...     

扩底楔形桩竖向抗拔承载力理论计算方法

基于极限平衡原理,建立竖向极限荷载下考虑桩型和土性的含未知参数的统一复合破坏面;根据最大最小值原理,确定破坏面函数中的未知参数及其表达式,从而计算得到极限承载力。通过针对扩底楔形桩和常规扩底桩模型试验结果的对比分析,验证本文所建立理论模型的准确性和可靠性,并分析桩型(如扩大头直径、楔形角等)和桩周土性(如凝聚力、内摩擦角等)等因素对扩底楔形桩竖向抗拔承载力特性的影响规律。研究结果表明,本文所建立的理论计算方法可以简单、有效地计算扩底楔形桩竖向极限抗拔承载力。     

岩溶地区桩基特性物理模拟

根据目前灌注桩模拟研究的内容和现状,提出一种利用室内桩基物理模型进行模拟试验的方案;应用相似原理和桩体与溶洞顶板的作用原理,推导了模型与原型的转换关系;通过正交试验,用相似材料对岩溶地区的灰岩岩体特性进行模拟,并选择配方555作为模拟顶板的模拟材料配方,同时把岩溶地区顶板简化为一完整的矩形板,其边界条件为2对边简支,另2对边自由,而把岩溶地区的嵌岩灌注桩简化为只承受竖向荷载的端承桩;在自制的桩基物理模型上,对3个模拟顶板试件进行破坏性静载试验,并得出3个试件的顶板极限荷载-位移曲线.研究结果表明顶板模拟材料的特性接近实际灰岩的破坏特性;当溶洞的跨度为16 m,宽度为10 m时,厚度为4 m的灰岩顶板的极限荷载超过3.7×107 N.     

岩溶地基上桥梁桩基设计优化方法研究与实例

结合岩溶区某桥梁基桩优化设计实例,提出针对基础下并非所有基桩桩端都存在溶洞的情况,通过合理设计承台梁和各桩桩径的方式来减小桩端存在溶洞基桩的桩顶分配荷载,尽量将该类基桩奠基标高设置在最上层顶板上,达到减小岩溶区桩基工程处治难度的方法。在此基础上,根据桩端下存在与不存在溶洞基桩刚度的差异,在分析溶洞顶板沉降计算方法后,解决了差异地基上桩基承台梁内力计算问题。将该方法应用于工程实例中,在分析承台梁刚度和桩径对基桩桩顶荷载分配的影响后,对该桩基础进行优化设计并取得了良好效果。     

某高层建筑桩基下溶洞顶板的FLAC3D数值模拟

随着国家基础设施建设的持续推进,越来越多的高层建筑在岩溶地区兴建,岩溶地区高层建筑常采用桩基础穿透溶洞,但遇溶洞尺寸较大、埋深较深等工况时,穿透溶洞往往造成成桩困难、基础施工不经济合理等问题,所以研究将高层建筑桩基作用在溶洞顶板岩层之上是否可行这一课题具有重要的理论意义和实用价值.论文结合深圳市坪山新区某高层住宅工程项目,采用有限差分软件FLAC3D对高层建筑桩基下的溶洞顶板岩层进行了静荷载下的数值模拟,计算结果表明,从应力、应变、位移和塑性区分布等多方面分析,溶洞顶板岩层均处于稳定状态,能够满足高层建筑的正常使用要求.     

考虑竖向荷载的Timoshenko模型桩水平振动响应解析解

考虑饱和土应力和位移沿深度的变化,将桩基等效为Timoshenko模型,对饱和土中竖向荷载作用下的端承桩水平振动响应进行了理论研究。基于Biot动力固结理论,通过引入势函数解耦土体方程。利用Laplace变换和分离变量法求得桩周土体频域响应解析解。考虑桩基的剪切变形和转动惯性效应,结合桩土接触连续性条件,得到桩体位移和桩顶动力复阻抗频域解析解。通过数值算例,比较了竖向荷载作用下Euler-Bernoulli模型与Timoshenko模型桩顶振动特性;并研究了长径比和竖向荷载对桩顶动力复阻抗的影响。结果表明:采用Euler-Bernoulli模型计算桩顶动力复阻抗偏于危险;长径比增大到临界值后,长径比对桩顶动力复阻抗影响较小;竖向荷载导致桩顶动力复阻抗突然降低,对桩基承载能力有不可忽视的影响。     

岩溶地区通讯塔桩基结构应力与变形特征研究

在岩溶区进行通信站塔架工程建设时经常采用桩基础,其顶板支撑型桩基础稳定性关系到上部结构设备的安全.采用FLAC^3d数值模拟手段,分析某岩溶区通信塔桩基对下伏岩溶空穴顶板的影响,以及顶板在桩基荷载作用下的受力与变形特征,探讨了桩底深度、桩基沉降和顶板位移之间的关系.     

含水溶洞对采煤工作面覆岩移动的影响规律

含水溶洞的存在使得煤层覆岩移动规律存在特殊性。为了研究含水溶洞对煤层覆岩移动的影响,本文以贵州某矿作为工程背景,利用FLAC3D进行数值模拟研究,对比分析溶洞有无含水作用下煤层覆岩移动规律。研究结果表明:(1) 含水溶洞煤层开采情况下,溶洞围岩变形下沉量相较于无水情况增加了37.24%,随着推进距离的增加,溶洞靠近采空区侧底角出现明显的下沉现象,溶洞右帮出现向内挤压现象,溶洞围岩和煤层顶板应力集中区和破坏区逐渐贯通;(2) 溶洞含水情况相比于无水情况,覆岩运移在含水条件下得到加强,其中最大曲率增大了0.88mm·m-2、最大水平变形增大了1.81mm·m-1;(3) 随着采煤工作面的推进,含水溶洞围岩裂隙和煤层顶板裂隙不断扩展,当工作面推进至与溶洞水平距离小于10m时,溶洞围岩裂隙和顶板裂隙贯通,形成导水裂隙。研究成果对溶洞影响下的煤层开采顶板管理和地表沉陷防治具有理论和工程参考意义。     

岩溶区桩基承载特性研究综述

在岩溶区进行桩基施工时,应尽可能的避开溶洞,但不可避开的情况也普遍存在,因此岩溶区桩基承载特性研究是桩基发展过程中必须要面对的问题。本文从理论研究、物理实验、数值模拟三个方面对岩溶区桩基承载特性研究现状进行了分析,得到如下结论：现有承载力计算公式存在影响因素考虑不全的情况,后续理论研究应考虑多因素协同影响下单桩极限承载力计算公式推导。物理模型试验的变量较为单一,试验过程中常常忽略水对桩基承载特性的影响,后续研究应当重点考虑地下水及多因素的协同作用。原位实验开展较少,检测获得数据准确性有待提高,后续应开展更多的原位实验、现场破坏实验以获得更全面的桩基承载特性实验数据。数值模拟研究中溶洞模型的建立大多采用长方体、正方体、椭球体、球体等标准尺寸,这与实际地层溶洞三维几何尺寸不符,真实的溶洞几何模型的建立是未来重点的发展方向。     

被动区溶洞对地铁车站深基坑稳定性的影响

为研究被动区溶洞对地铁车站深基坑稳定性影响规律,依托大连某地铁车站深基坑工程,基于弹性地基梁理论和尖点突变理论建立了被动区溶洞侧板最小安全厚度表达式,并进行了工程计算。采用FLAC3D软件建立数值模型,分别模拟了被动区溶洞不同侧板厚度、长度、埋深对基坑稳定性的影响。以桩体最大水平位移的模拟结果为具体数据,应用灰色关联分析法对影响基坑稳定的各因素进行了敏感性分析。结果表明：以溶洞侧板厚度为指标,根据数值模拟结果验证了被动区溶洞侧板最小安全厚度表达式的合理性,并可将溶洞侧板厚度对基坑稳定性的影响分为平缓区、明显区和剧烈区,剧烈区内的溶洞须对其进行加固处理;随着溶洞长度的增大,桩体最大水平位移和地表最大沉降位移的增值将加速增大;溶洞埋深与桩体嵌固深度相同时,桩体最大水平位移和地表最大沉降位移变化剧烈,应采取相应的处理措施;在影响基坑稳定性的各因素中,敏感性大小排序为：溶洞长度＞溶洞侧板厚度＞溶洞埋深。可见,在施工前通过理论分析、数值计算、统计分析等方法研究被动区溶洞对基坑稳定性的影响是必要的。     

某高层建筑地基中土洞的成因分析及地基处理设计方案

本文通过分析龙岩盆地某高层建筑地基中土洞的成因,介绍了高压旋喷桩加固地基处理的原理及本场地地基处理的设计方案,即土洞是在有覆盖土的岩溶发育区,其特定的水文地质条件,使岩面以上的土体遭到流失迁移而形成土中的洞穴和洞内塌落堆积物以及引发地面变形破坏的总称。土洞是岩溶的一种特殊形态,是岩溶范畴内的一种不良地质现象,由于发育速度快,分布密,对工程的影响远大于岩洞。     

列车振动对岩溶区覆盖层内土洞稳定性影响机制

岩溶区覆盖层内土洞大量发育,土洞的失稳将威胁穿越该岩溶区的铁路交通正常运行,开展列车振动对既有土洞稳定性影响机制研究以提出有效监测建议对其防灾减灾有重要工程意义。依托武汉市江夏区乌龙泉岩溶塌陷实例,开展物理模型试验,探究列车振动荷载对土洞稳定性的影响机制,并用数值模拟分析其应力应变特征,据此提出有效监测建议。研究表明：覆盖层浅层的土压力动力响应较中深层更为敏感;在临界塌陷阶段,土洞背离路基侧较靠近侧具有更大的土压力波动;土洞破坏模式为：顶板弯折破坏,洞肩剪切破坏。据此提出以土洞顶板水平土压力减小和土洞背离路基侧洞肩土压力增大的重点监测部位和监测指标建议。     

隧道前方大型溶洞对隧道围岩稳定性影响

在尚家湾隧道施工期间,曾预报并揭露大型溶洞,溶洞的存在给隧道施工带来极大的安全隐患。以尚家湾隧道为背景,开展数值试验。通过对比隧道前方有、无溶洞条件下开挖工况,从位移、应力、塑性区3个方面分析了隧道前方大型溶洞对隧道围岩稳定性的影响。研究表明:对于本工程而言,溶洞对隧道底部和左侧拱腰的影响要大于对隧道顶部及右侧拱腰的影响;隧道前方存在大型溶洞条件下塑性区体积随开挖位置呈指数增长。隧道前方无溶洞条件下,塑性区体积随开挖位置呈线性增长,即溶洞的存在大大加速了隧道开挖塑性破坏区的增长。该研究对岩溶地区隧道安全施工具有一定的指导意义。     

主动区溶洞对桩锚支护基坑稳定性的影响

为了研究存在最危险滑移面时主动区溶洞对桩锚支护基坑稳定性的影响,首先运用FLAC3D软件模拟出没有溶洞时基坑最危险滑移面的位置,然后再分别模拟出主动区不同位置、不同大小的溶洞对桩体最大水平位移和弯矩、锚索最大轴力以及地表最大沉降位移的影响规律,最后提出主动区溶洞的处理方法.结果表明:最危险滑移面的剪出口出现在强风化石灰岩与中风化石灰岩的分界线处,最危险滑移面为与基坑内壁夹角约45.方向的弧形面;在同一溶洞中心埋深下,越靠近最危险滑移面的溶洞对基坑稳定性影响越大,当溶洞中心埋深不同但都在最危险滑移面上时,越靠近剪出口的溶洞对基坑稳定性影响越大;溶洞边长越大,对基坑稳定性影响越大,当边长大于等于2 m时,需要对溶洞进行处理,且利用增大锚索预应力的处理方法对主动区溶洞的处理效果比较明显.可见,考虑最危险滑移面的不利影响对研究主动区溶洞对桩锚支护基坑稳定性的影响是必要的.     

岩基中桩墩基础的端部设计

针对岩溶地区较普遍的石笋（芽）地基、风化岩石地基地质条件,结合现行设计规范及已建工程试验资料,讨论垂直荷载作用嵌岩桩、横向荷载作用下嵌岩桩、扩底桩以及桩底加设锚杆等有关桩（墩）基础的端部设计问题。     

岩溶区全断面开挖隧道围岩变形特性模拟

运用相似模型试验和数值分析手段对石灰岩地区公路隧道在全断面开挖过程中 ,隧道周边不同溶洞分布对隧道围岩变形特性的影响进行了系统的研究 ,模型实验结果与三维动态开挖过程的数值模拟结果较为吻合 .研究结果表明 :有溶洞的围岩在开挖前有较大的前期变形 ,溶洞引起的隧道围岩变形主要发生在分布有溶洞的断面开挖前和开挖瞬间 ;位于隧道顶部附近的溶洞对拱顶下沉位移的影响大于侧壁位移的影响 ;位于隧道侧面的溶洞主要引起隧道的整体侧向位移 ,使隧道处于偏压状态 ;隧道底部的溶洞对隧道的顶部和侧壁径向位移的影响较小