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.     

大直径嵌岩桩桩端极限承载力计算方法

为更加准确获得大直径嵌岩桩桩端极限承载力,假定桩端岩体整体连续滑裂破坏、桩周岩体剪切破坏、桩周岩体微裂纹断裂破坏3种可能的极限状态,基于岩体二维、三维Hoek-Brown(H-B)破坏准则、岩体微裂纹Ⅰ-Ⅱ型复合判据,提出4种大直径嵌岩桩桩端岩体极限承载力的计算方法.引用现有实测数据对所提出的计算方法进行对比分析和验证,结果表明所提出的4种计算方法均比较接近实测值,尤其是基于Ⅰ-Ⅱ型复合判据的桩周岩体微裂纹断裂的桩端极限承载力计算结果与实测值最为接近.进一步研究了大直径嵌岩桩的尺寸效应,研究表明,桩端极限荷载与嵌岩深度及桩径密切相关,嵌岩桩桩端极限荷载随嵌固深度的增大而增大,而随桩径的增大而减小.4种计算方法中基于Ⅰ-Ⅱ型复合判据的桩周岩体微裂纹断裂计算方法与现场实测规律更加相符.     

强风化花岗岩中嵌岩短桩承载特征原位试验与有限元分析

通过对青岛地区风化岩地基2个工程11根短桩的原位测试及有限元模拟分析,研究嵌岩短桩的承载性状和荷载传递特征。对大直径嵌岩短桩的承载性状进行有限元模拟,探讨长径比、嵌岩深度及基岩强度对嵌岩短桩承载性能的影响。研究结果表明:风化岩地基中的嵌岩短桩极限承载力高,沉降小,能够满足工程需求并具有较高的安全储备;单桩极限承载力随着桩长的增加变化并不显著,表现出极强的端承性状。嵌岩段桩侧摩阻力峰值随长径比的增大逐渐减小,桩顶沉降随长径比增加而增大;不同的嵌岩深度下,桩身轴力衰减的规律基本相同,随嵌岩深度的增加,桩顶沉降逐渐减小,端阻力在承载力中所占比例(Qp/Qu)逐渐减小;桩顶沉降随桩岩刚度比(Ep/Er)的增加而逐渐增大,而端阻分担的荷载比随Ep/Er的减小逐渐增大。     

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。     

嵌岩抗滑桩设计理论和方法研究

在建立嵌岩抗滑桩理论计算模型的基础上，考虑嵌入岩体和桩身材料的强度特性及抗滑桩的几何性状，阐述了桩顶位移计算理论；并考虑嵌入岩体的固有特点和非线性破坏特征，引入Hoek-Brown经验强度准则，建立了横向极限承载力计算理论。最后，以算例说明了嵌岩抗滑桩设计的方法和步骤。     

黏性土中倾斜荷载下抗拔桩的模型试验研究

为研究黏性土地基中抗拔桩在不同倾斜荷载情况下的承载机理,开展了抗拔桩室内模型承载试验.对比试验结果表明,抗拔桩承受倾斜荷载时,与竖向承载不同,呈现靠倾斜荷载一侧的桩周土体始终受压,而另一侧土体始终受拉的现象.达到极限时,仅靠荷载一侧桩周一定深度土体破坏,破坏区域在地表大致呈现扇形分布,其范围随荷载倾角增大而增大.此外,极限抗拔承载力随着倾角的增大而增大.在此基础上,依据破坏模式建立了倾斜荷载下抗拔桩的计算模型及桩周土体的破裂面方程,并基于单元体极限平衡分析得出了抗拔桩极限承载力计算公式.与试验结果对比表明,该方法计算值与实测值吻合较好.     

贵州软质较破碎白云岩嵌岩桩竖向承载力分析

针对嵌岩桩只适用于完整和较完整岩体,且往往被视为端承桩的情况,以贵州两个工程项目的软质较破白云岩嵌岩桩为研究对象,其持力层岩体均较破碎,通过锚桩横梁反力装置桩基静载荷试验,分析软质较破碎岩嵌岩桩竖向承载力,探讨此类地质条件下嵌岩桩承载特性。研究结果表明,该区软质较破碎白云岩嵌岩桩桩顶荷载-位移曲线主要呈缓变型,沉降由桩身压缩控制,嵌岩段桩侧摩阻力发挥较好,荷载分担比例在30%~50%之间。根据经验参数计算及实测对比研究,得出实测嵌岩桩竖向承载力比计算值高出数倍。     

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。     

嵌岩桩桩端阻力特性的研究

阐述了在不同条件下嵌岩桩桩端阻力的几种计算方法，将现行的技术规范同其它方法进行比较，得出按现规范计算的值偏小的结论，总结了嵌岩桩载荷试验时典型Q～S曲线特征，指出了Qb与L/d和hr／d之间的关系，并提出了几点提高嵌岩桩桩端阻力的建议。     

嵌岩桩及较破碎岩石地基灌注桩承载性状探讨

完整、较完整岩石地基上的嵌岩桩的理论研究已相对比较完善,然而通过实际工程对嵌岩桩影响因素的研究相对较少。同时,对于嵌入较破碎岩石地基中的桩,规范没有明确的计算方法,相关研究也较少。通过收集的101根嵌岩桩的静载试验资料,根据统计的试验数据对嵌岩桩的侧阻力、端阻力影响因素进行研究,提出一种嵌岩桩的分析模型;结合嵌岩桩传力机理和较破碎岩石的特性探讨较破碎岩石桩基传力机理,并通过对较破碎岩石地基上9组(26根)灌注桩基静载试验结果进行分析,考虑较破碎岩石中的侧阻力影响系数及端阻力影响系数,得到一种适宜较破碎岩石地基桩承载力建议计算公式,可为相似工程提供参考。     

基桩嵌岩段抗拔承载特性现场试验研究

通过现场试验研究了砂岩层中基桩的抗拔承载特性,分析了基桩嵌岩段的破坏机理,提出了嵌岩桩极限抗拔承载力的预测公式,将计算结果与试验值和规范计算值进行了比较。研究结果表明:嵌岩桩的上拔荷载-桩顶位移曲线均为陡变型,增加桩长可以有效地增加承载力,但对桩顶位移的影响有限。试验得到桩岩相对位移为20～25 mm,中风化砂岩层侧阻力达到极限,极限抗拔侧阻力为925.4～961.3 kPa。当桩身强度高于桩周岩体时,基桩的抗拔承载力由桩周岩体的抗剪切强度提供,桩的极限侧阻力可以等效为桩周岩体的抗剪切强度。现行规范的计算值偏于保守,与本文试验值的比值为0.18～0.39。     

嵌岩灌注桩的承载性状与承载力特征研究

在基岩埋深不太大的情况下,常将大直径灌注桩穿过全部覆盖层嵌入基岩,成为嵌岩灌注桩。这种方法多用于桥基中,对于高层建筑、重型厂房等建筑物,嵌岩灌注桩也是一种良好的基础形式。嵌岩灌注桩如果设计得当,可以充分利用基岩的承载性能而提高单桩的承载力。更重要的是嵌岩灌注桩由于桩端持力层是压缩性极小的基岩,因此其单桩沉降很小,群桩沉降也不会因群桩效应而增大,群桩承载力不会因群桩效应而降低,且建筑物的沉降在施工过程便可完成。以嵌岩灌注桩为基础的建筑物在地震过程中所产生的地震反应也比其它基础形式更轻微,抗震性能更好。     

贵州地区中风化泥岩嵌岩桩承载特性分析

为研究贵州地区中风化泥岩嵌岩桩的承载性能,以贵州某建筑工程为例,阐述工程地质条件及现场4根试桩的现场静载荷试验情况。采用自平衡静载荷试验,分析了桩身轴力、桩侧摩阻力和桩端阻力随荷载的变化规律以及它们对极限抗压承载力的影响,确定该建筑场区建筑基桩(人工挖孔桩)中风化泥岩层极限侧阻力标准值及极限端阻力标准值。计算结果表明:中风化泥岩层桩侧极限阻力标准值和极限端阻力标准值均满足实际工程的设计要求,研究结果可为贵州省内类似工程提供参考。     

Hoek-Brown准则求解均质岩基极限承载力的滑移线法

岩体是由岩块和结构面组成的有机体,而考虑其非线性破坏特征,以极限分析法求解岩基极限承载力无疑意义重大.本文基于Hoek-Brown经验强度准则的滑移线理论,以岩坡为特定边界条件,阐述了适于完整、软弱、破碎等均质岩基极限承载力的滑移线解及其计算步骤,并以简单算例说明.     

长春泥岩地区AM桩抗压承载性能

目的研究泥岩地质条件下AM桩承载特性,确定泥岩地质条件下AM桩极限抗压承载力、端阻比、单位体积混凝土承载力,并分析扩底与否、扩底位置、地层特性对AM桩承载性能的影响.方法对泥岩地区AM桩进行自平衡试验,建立M IDAS-gts三维数值模拟模型,将试验数据与数值模拟结果对比分析,推出AM桩单桩极限承载力.考虑AM桩的横向尺寸效应,计算分析两类非泥岩地质条件下AM桩的端阻比、单位体积混凝土承载力并与泥岩地质条件下AM桩对应参数对比.结果数值模拟所得极限承载力比自平衡试验值大30%左右,泥岩地质条件下AM桩端阻比比非泥岩地质条件下AM桩端阻比高12. 5%,单位体积混凝土承载力也要比非泥岩地质条件下高140. 5 k N/m3.泥岩地质条件下通过扩底作用,AM桩极限承载力比同尺寸等直径桩提高35%,泥岩地质工程性质较好,更有利于AM桩发挥较高承载性能.结论扩底作用很好地发挥了端承效应,提高了AM桩的承载能力以及混凝土利用效率.改变扩底位置对承载力没有影响,但在桩基底部扩底更有利于桩基整体协调变形.承载性能较好的土体更能够发挥了AM桩的承载性能.     

钻孔灌注桩极限承载力的分析及计算

据静载试验,对厚冲积覆盖层岩溶地区钻孔灌注桩持力层顶板厚度和嵌岩深度进行分析和计算,并对其进行优化.首先,利用相关地质资料,对上部土层侧阻、嵌岩侧阻和桩端阻力的分布和发挥程度进一步分析,估计土体中桩身极限摩擦阻力和桩端极限承栽力;其次, 利用静载试验所获得的桩身侧阻、嵌岩侧阻和桩端阻力的分布和发挥程度,估计作用在嵌岩段侧阻力, 对嵌岩深度进行计算,力图使桩身摩擦阻力、嵌岩段侧阻力和桩端阻力都得到有效地利用.     

嵌岩桩竖向承载性能试验研究进展

随着城市规模的不断扩大,高层、超高层建筑物及大型桥梁的建设需求,桩基础逐渐向大直径、深埋深的方向发展。嵌岩桩是目前城市建设中经常遇到的桩型,有效确定嵌岩桩的竖向承载力并厘清其竖向荷载传递机制,是实现嵌岩桩安全、可靠使用的前提和保障。充分掌握嵌岩桩承载性能的前提是明确基桩的竖向承载力特征值,从宏观上得到基桩的荷载传递性状、桩-土-岩相互作用规律及桩受荷后的破坏模式。掌握嵌岩桩的破坏模式和荷载传递规律对深入认识嵌岩桩承载性能具有重要的意义。为此,从嵌岩桩的荷载传递规律、破坏模式、承载特性和影响承载特性的主要因素等4个方面对嵌岩桩承载性能的研究现状进行梳理,归纳和评述了嵌岩桩荷载传递特性及破坏特征的最新研究进展,总结了嵌岩桩承载性能现场试验和室内试验的研究进程,详细分析了影响嵌岩桩竖向承载性能的主要因素,讨论了现阶段嵌岩桩承载性能研究工作的不足之处,并针对研究的不完备提出相应的建议和研究方向。     

桩底压浆桩桩端承载力极限分析

桩底后压浆桩实验结果表明，当灌浆块体厚度d与桩的半径ra比，即d／ra≥2时，表现为劈裂破坏；当d／ra＜2时，表现为冲切破坏。冲切破坏的承载力较劈裂破坏的承载力小，在工程实践中应该避免发生冲切破坏。在此基础上建立了桩底压浆桩桩端承载力计算的劈裂破坏模式，通过极限分析，给出了桩端极限承载力的上限解，并把理论解与模型桩试验结果进行了比较，计算结果与实测值吻合较好，为确定桩端承载力提供了科学的估算依据，同时研究了压浆块体几何参数变化对承载力的影响，获得了压浆块体最优几何参数，对工程实践具有重要的参考价值。     

岩溶地区嵌岩桩稳定性影响因素的敏感性研究

采用ABAQUS有限元软件对嵌岩桩进行数值模拟计算.通过逐一改变溶洞高度、溶洞的跨度、溶洞的顶板厚度、桩端嵌入深度、桩径等,得出桩体最大位移和溶洞顶板受力情况,研究各因素对溶洞顶板稳定性的影响.结果显示:溶洞极限承载力对溶洞的顶板跨度、顶板厚度、岩体的完整性比较敏感;对于桩体的直径和嵌岩深度有一定的影响,但是不是太明显;对于溶洞的高度不敏感.     

基于可靠度理论的嵌岩桩自平衡转化系数研究

嵌岩桩作为桩基础的重要分支，在基础工程领域已得到广泛使用，其竖向承载力通常认为由桩侧摩阻力和桩端阻力两部分组成。统计了5个实际工程中合计62组分别采用传统静载法和自平衡法的嵌岩桩竖向极限承载力对比测试数据。对测试数据进行了归一化处理之后，采用贝叶斯优化计算了服从对数正态分布的模型因子统计参数。挑选了合适的可靠度指标求解方法计算了不同自平衡转换系数对应的嵌岩桩竖向承载力的可靠度指标，分别探讨了活载效应与恒载效应比值、安全系数以及荷载效应统计参数等因素对可靠度指标的影响。结合各行业规范并考虑最不利原理确定了嵌岩桩竖向承载力合适的目标可靠度，给出了该目标可靠度对应的自平衡转换系数推荐值。