深嵌岩型嵌岩桩竖向承载机理分析

嵌岩桩具有承载力高、沉降小、抗震性能好等特点,近年来在岩土工程中得到了广泛的应用。长期以来,对于嵌岩桩普遍认为是以端承桩为主。本文结合两个工程实例,对三根具有较大嵌岩深度的嵌岩桩进行竖向承载机理分析。通过比较发现,在软岩地区嵌岩桩的嵌岩段侧摩阻力可以提供很大一部分承载力,体现出摩擦桩的特性。应该根据本地区的特点,对嵌岩桩的嵌岩深度进行设计。     

软岩嵌岩桩承载有限元模拟

在以往桩基础受力分析方法的基础上，提出了单桩与岩土相互作用比较完善的有限元模拟方法，编制了有限元程序和部分前后处理程序，在对泥质砂岩进行力学参数试验测试的基础上，应用该程序对南宁泥质砂岩嵌岩桩进行了模拟计算，并对嵌岩深度效应、承载力、桩侧摩阻力的分布等进行了研究，结果表明：最优嵌岩深度应为5倍桩径；最大嵌岩深度应为7倍桩经。     

南京地区中风化较软岩地区嵌岩桩单桩竖向承载力计算分析

对南京地区嵌岩桩桩基设计中新旧国家桩基规范、地方规范及公路和铁路行业规范结合工程实例进行了分析比较,得出了不同规范所得单桩竖向承载力的相应关系,为该地区嵌岩桩设计提供参考.     

桩-岩界面胶结作用影响下软岩嵌岩桩承载特征

为研究竖向荷载作用下嵌岩桩桩-岩界面水泥浆的胶结作用对其剪切特性及嵌岩桩的荷载传递性质的影响规律,针对桩-岩界面剪切过程中的胶结弹性变形、滑动剪胀和剪切滑移三个阶段特点,建立了考虑胶结作用影响下的各阶段桩-岩界面剪切本构模型.根据软岩嵌岩桩桩-岩界面粗糙体磨损特性,利用滑移线场法原理分析并得到了嵌岩桩极限剪胀位移.基于荷载传递理论,推导并建立了软岩嵌岩桩荷载传递解析模型.依据所建立的模型并结合实例验证方法,进一步分析了胶结作用影响下桩侧岩石力学特性等因素对嵌岩桩桩侧摩阻力的影响规律.研究结果表明:桩-岩界面胶结作用使剪胀区域桩侧摩阻力明显增大;随着桩侧岩石弹性模量的增大,胶结作用对剪胀区桩侧摩阻力的增强效应越明显,对剪切区域桩侧摩阻力弱化效应越大.当计算软岩嵌岩桩极限承载力时,桩-岩界面胶结作用的影响不可忽略.     

嵌岩桩的承载特性与承载力计算模式分析

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分析。     

嵌岩灌注桩竖向荷载传递特性现场试验

为探讨不同桩径、不同桩长的旋挖成孔嵌岩灌注桩在不同荷载水平下的荷载传递规律,基于印尼某燃煤电站桩基工程,在6根嵌岩桩桩身安装钢筋应力计进行单桩竖向抗压静载试验。试验结果表明:6根试桩的荷载—位移(Q-s)曲线均为缓变型,没有明显的陡降段,桩顶沉降与桩顶荷载呈非线性关系,回弹率介于37.6%～70.9%之间,残余沉降较小,承载力较高,均满足设计要求;桩身轴力随深度逐渐衰减;随桩顶荷载增加,桩侧摩阻力发挥表现出异步性,最大荷载作用下嵌岩段侧摩阻力达到峰值,6根试桩在嵌岩段的最大侧摩阻力介于136.2～166.4 kPa之间;桩端阻力随荷载水平的增加逐渐增大,在最大荷载作用下,桩径为800 mm的试桩长径比介于19.38～20.13,其桩端阻力分担荷载介于54.8%～55.2%,表现出摩擦端承桩的特性;桩径为600 mm的试桩长径比介于42.17～44.67,其桩端阻力分担的荷载介于30.9%～32.6%,侧摩阻力发挥主要作用,表现出端承摩擦桩特性。试验结果对印尼地区嵌岩灌注桩的应用具有重要意义。     

工字型桩与方桩竖向承载性能对比分析

结合河南大学学术交流中心原方桩基础工程,提出了一种新型工字型桩,采用有限元法建立了三维有限元模型,对比分析了方桩、等截面面积的工字型桩、等截面周长的工字型桩的极限承载力、桩侧摩阻力、桩端阻力强度等情况.结果表明:工字型桩相对于方桩其极限承载力主要由桩侧阻力提升而显著提高,其桩端阻力强度略微降低.在相同混凝土用量情况下,工字型桩相对于方桩可提高极限承载力20%左右;在相同承载要求情况下,采用工字型桩相对于方桩可减少混凝土用量15%左右.在软土地区,工字型桩可以提供较高的竖向承载力,节省混凝土用量,具有一定的推广应用价值.     

传递函数法计算嵌岩桩承载力

从研究嵌岩桩的荷载传递性能开始，由实测资料分析得出桩的荷载传递函数，再用位移协调法对８根试桩进行计算，结果与试桩资料吻合．并研究了嵌岩深度、桩的长径比以及沉渣厚度对单桩承载力的影响     

大型嵌岩桩底基岩侧向承载性状试验

采用经验方法确定的桩侧极限摩阻力结果存在较大误差.选取广州新电视塔C区的4个挖孔桩底基岩进行混凝土短柱和基岩摩擦试验.对桩在受压、受拉不同应力状态下的摩擦力进行分析,获得桩和岩层摩擦承载力指标.试验研究表明,桩和围岩摩阻力在不同受力状态下表现出不同性质,抗压摩阻力特征值普遍大于抗拔摩阻力特征值.定义了抗拔分项系数γ作为抗拔力计算安全储备,建议γ为1.7～2.0,试验研究成果可为重大工程提供参考.     

嵌岩长桩突然破坏机制的探讨

论述了嵌岩长桩突然破坏的主要特征,分析了造成桩突然破坏的原因,认为嵌岩长桩的突然玻坏不是由于桩身材料的破坏所引起的,而是嵌岩段桩岩侧阻的脆性破坏造成的,并分析了桩的突然破坏对极承载力所造成的不利影响。     

嵌岩桩单桩竖向承载力计算方法研究

嵌岩桩因其单桩承载力高、群桩效应小等优点,已被广泛运用至工程实践中。而其单桩承载力作为重要参数,常规的静载荷试验方法耗时费力,故而多种计算便捷的估算方法在很多情况下也得到了推广应用。但考虑到工程实践中如何选择相适应的嵌岩桩单桩竖向承载力计算方法缺乏系统研究,本文归纳总结分析了不同的规范法、理论法及经验公式法的优缺点,并结合工程实例对多组实测数据进行不同方法下嵌岩桩承载力的计算应用分析比较。结果表明,三种嵌岩桩承载力估算方法的准确程度和其所表达的嵌岩桩受荷性状和实际受荷性状的接近程度存在较强的关联性,而和需要参数的多少关联性较小。理论分析法由于物理意义更为明确,其计算结果也更为接近实际值。而经验公式方法由于缺乏明确物理意义,计算结果和实际值相差较大。规范中,《建筑桩基技术规范》及《公路桥涵地基与基础设计规范》规范计算公式体现的桩体受荷性状中最为接近实际且考虑影响因素较为全面,估算准确性较高。根据该研究成果,可对工程实践中嵌岩桩竖向承载力计算方法选择提供可靠的优选建议及误差来源分析。     

竖向荷载作用下大直径钢管桩承载力特性分析

近年来,新型大直径钢管桩基的承载力特性备受关注,为此,以湛江某新建油码头工程大直径钢管桩测试桩Z2桩为研究对象,采用有限元三维数值静载试验方法,对竖向荷载作用下大直径钢管桩的桩径、桩长、桩侧土摩擦系数及桩端土压缩模量对其承载力特性的影响规律进行研究。结果表明:钢管桩桩径增大,则其极限承载力和桩侧摩阻力随之提高,桩端沉降与桩顶沉降之比逐渐减小,同时桩端阻力随着桩径的增加而减小;钢管桩桩长增加,钢管桩的极限承载力和桩侧摩阻力都显著提高,桩端阻力与桩顶荷载之比逐渐减小;桩侧土摩擦系数增大,则桩的极限承载力增大而桩端沉降量显著减小,尤其在摩擦系数从0.3增加到0.4时,沉降量减小幅度较大;桩端土压缩模量增加,则钢管桩竖向极限承载力和桩端阻力增大,而桩端沉降量减小。研究结果可对类似工程大直径钢管桩的设计和施工提供参考。     

泥岩地基中动力打入桩竖向承载特性现场试验

为深入研究泥岩地基动力打入桩的竖向承载特性,开展了泥岩地基打入桩单桩竖向抗压静载试验,分析了试桩的沉贯与承载特性,探讨了地下水对试桩承载性能的影响,基于静载试验结果,对比分析不同理论预测模型的单桩极限承载力计算值,评估了模型的适用性。结果表明:试桩的极限承载力与打桩能量有关,不同的打桩能量对桩周泥岩造成不同程度的扰动损伤,进而影响试桩的承载性能;对比桩周泥岩遇水与试桩破坏情况,发现桩周泥岩浸水软化与否,与桩的破坏无直接关系;对比不同模型的极限承载力预测结果,认为双曲线模型更适合本试验场地泥岩的性质,预测曲线变化趋势和实测值吻合度较高;指数模型预测值与实测值产生较大差异的原因为试桩在最后一级荷载的非正常破坏,泥岩地基打入桩受超孔隙水压力、软硬互层及打桩过程扰动的影响,单桩承载力在很大程度具有不稳定性。     

嵌岩桩桩端岩层抗冲切安全厚度研究

通过对嵌岩桩桩端岩层破坏机理的分析,建立了桩端持力岩层抗冲切的计算模型,并在此基础上导出了一套能考虑冲切锥体自重及岩层剪、拉应力的岩溶及采空区桩端持力岩层安全厚度计算公式.然后,通过对公式计算结果的比较分析,提出了便于应用,且经济合理、安全可靠的桩端持力岩层安全厚度计算公式,并对该公式的计算参数及其合理安全系数的选取等进行了深入讨论.图8,参12.     

嵌岩桩水平承载力地基反力Matlock法分析

嵌岩桩在海上风电、跨海大桥等结构中的应用十分广泛,但在嵌岩桩水平承载特性方面的研究仍有较多不足。弹性地基反力法中的m法在我国是用于计算水平承载桩承载力时应用最多的方法,但地基反力m法针对嵌岩桩缺少合理的取值方法。本文基于现场试验数据建立并验证有限差分数值模型,通过数值模拟与参数分析,研究了岩体力学参数和桩基参数等因素对桩岩相互作用的影响,提出了m法中地基反力系数比例系数的拟合计算公式。通过现场试验数据对文中提出的方法进行了验证,计算结果与实际情况较为相符,通过与其它方法比较,本文提出的修正m法相对非线性的p-y曲线法具有取值计算较为简便的优势。     

桩端采空区对嵌岩桩承载力的影响

针对桩端采空区对嵌岩桩的设计(如承载性能和长期服役性能)提出的挑战,以杜家山特大桥采空区嵌岩桩为原型,进行缩尺模型试验,研究采空区到桩端不同距离以及采空区是否注浆的单桩承载力。计算比例参数,并选择合适的试验材料进行模型构建;通过多级荷载试验,获得采空区到桩端不同距离以及注浆后桩顶沉降、桩基础轴力、桩端阻力和桩侧摩阻力的变化特征;并对比分析了无采空区嵌岩桩的承载特征。结果表明,随着采空区到桩端距离的减小,桩端持力层的承载能力减小,不利于模型桩的承载力;注浆后,桩端持力层的承载能力明显增加,导致模型桩的桩顶沉降显著减少,承载能力显著提高。     

静压桩终压力及单桩竖向承载力的相关性

以苏南软土地区的静压桩施工实测资料为依据,着重分析了静压桩的终压力与单桩竖向承载力之间的相互关系,并按照静压桩的入土深度,提出两者之间的相关性估算方法,为静压桩的安全、合理施工提供参考。     

泥岩地基及嵌岩灌注桩的承载特性试验

红土崖组(KwH)泥岩是一种分布于青岛地区的白垩系王氏群泥岩,是一种非典型的黏土岩,其透水性弱,具有一定的膨胀特性。为研究泥岩的物理力学性质、变形特性及嵌入泥岩中灌注桩的承载特性,以红土崖组(KwH)泥岩为试验对象,在青岛某地区开展了泥岩常规物理力学试验、泥岩地基及泥岩地基中嵌岩灌注桩的静载荷试验。试验结果表明,红土崖组(KwH)泥岩含砂,吸水膨胀率较小,是一种非膨胀性岩;全风化及强风化泥岩地基的P-s曲线基本呈缓变型;而中风化泥岩地基在破坏时发生了压裂及隆起,P-s曲线呈陡降型,而且变异性较大。该场地泥岩地基中灌注桩分别加载至10800 kN、12960 kN,试桩均未发生破坏,嵌岩灌注桩的桩侧摩阻力和桩端阻力均未充分发挥;中风化泥岩的承载力较高,可作为桩基理想的持力层;泥岩具有初始损伤特性,且随着应力水平的提高其损伤逐渐加剧。研究成果对青岛地区泥岩地基中的工程建设具有参考价值。