硬土軟巖地層中長(zhǎng)大直徑樁基豎向承載力研究.pdf

1、樁基豎向承載力的研究一直是國(guó)內(nèi)外研究的一個(gè)重點(diǎn)難點(diǎn)，其主要在于樁土相互作用復(fù)雜，樁土界面難以模擬，樁土相互作用計(jì)算所需參數(shù)難以確定。本文以印尼蘇拉馬都大橋?yàn)檠芯繉?duì)象，從室內(nèi)試驗(yàn)入手研究了所處地質(zhì)中的硬土軟巖的力學(xué)參數(shù)及性質(zhì)，并利用正交試驗(yàn)解決硬土軟巖施工中出現(xiàn)的塌孔縮孔現(xiàn)象，以現(xiàn)場(chǎng)自平衡試驗(yàn)研究樁土相互作用時(shí)的樁側(cè)摩阻力與樁端阻力的關(guān)系與變化趨勢(shì)，確定樁土相互作用的模型與參數(shù)，最后從理論與有限元模擬研究樁土作用的機(jī)理與影響因素，用以確定

2、樁的豎向承載能力。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、理論研究與有限元模擬對(duì)樁基承載力進(jìn)行研究，主要包括以下方面內(nèi)容： 從分析印尼蘇拉馬都大橋樁基所處硬土軟巖地質(zhì)條件入手，得出其強(qiáng)度衰減特性是由于巖體中含有大量的強(qiáng)親水性粘土礦物成分，水分的變動(dòng)引起強(qiáng)度的衰減；這是引起施工中塌孔與縮孔的主要原因； 從室內(nèi)試驗(yàn)入手分析了硬土軟巖的強(qiáng)度衰減曲線，得出在進(jìn)行孔壁穩(wěn)定性以及樁側(cè)摩阻力驗(yàn)算時(shí)，對(duì)于孔壁為含砂量大的巖層或者基巖的，宜采用峰值強(qiáng)度進(jìn)

3、行計(jì)算；而一般的孔壁，尤其是，宜采用殘余強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行計(jì)算，這樣才能最大限度的發(fā)掘最大樁基堅(jiān)向承載力，但從保守起見(jiàn)則可以全采用殘余強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行計(jì)算； 利用正交試驗(yàn)解決硬土軟巖區(qū)樁基施工出現(xiàn)的塌孔與縮孔現(xiàn)象。結(jié)果表明，膨潤(rùn)土含量越大，泥漿護(hù)壁效果越好，但同時(shí)泥皮厚度越厚，對(duì)樁側(cè)摩阻力的消弱越大。因此，配制泥漿時(shí)，在保證護(hù)壁效果的前提下盡量減少膨潤(rùn)土用量；并通過(guò)正交試驗(yàn)，考慮泥漿中各種因素的影響，最終確定泥漿的最佳配比為，淡水：膨潤(rùn)土：C

4、MC:純堿=100:8：0.1:0.04，實(shí)際運(yùn)用證明這個(gè)配比能有效的解決施工過(guò)程中的塌孔與縮孔問(wèn)題； (4)根據(jù)自平衡試驗(yàn)得出，工程所處軟基工程中大直徑超長(zhǎng)樁在達(dá)到極限承載力時(shí)，其樁端承載力值占一個(gè)比較大的成份，為摩擦端承型樁，計(jì)算樁極限承載力時(shí)必須考慮樁端阻力；同理在類似工程中計(jì)算樁基極限承載力必要考慮樁端阻力的貢獻(xiàn)； (5)經(jīng)過(guò)對(duì)鉆孔灌注樁與樁周土體相互關(guān)系的研究，分析摩擦樁的荷載傳遞機(jī)理?？偨Y(jié)與研究前人提出的各種

5、樁土界面接觸模型與本構(gòu)關(guān)系，提出適用于硬土軟巖的樁土摩擦衰減模型，而且根據(jù)樁土荷載傳遞微分方程從理論上推導(dǎo)了樁的豎向承載力公式，并給出了求解單層與多層土的樁基承載力的P-S曲線的試算法； (6)運(yùn)用摩擦衰減模型，通過(guò)對(duì)原位試樁的仿真分析，并對(duì)不同樁周土體變形模量、粘結(jié)力、內(nèi)摩擦角，樁長(zhǎng)，樁徑等對(duì)單樁豎向承載力的影響的仿真分析得出： a)樁側(cè)摩阻力與樁端阻力并不是同步發(fā)揮，對(duì)軟弱地基中樁基要充分發(fā)揮其極限承載力必須要有比

6、較大的樁端位移，因而樁頂位移決定了樁的承載力； b)多層土樁土相互作用時(shí)，其上層土質(zhì)較好部分樁側(cè)摩阻力能優(yōu)先充分發(fā)揮；在土層相差不大情況下，樁土相互作用時(shí)樁側(cè)摩阻力于樁端由下向上逐漸發(fā)揮至極限值； c)樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮與樁土之間的相對(duì)滑移有很大關(guān)系，隨著樁土相對(duì)滑移增大，樁側(cè)摩阻力逐漸增大，但當(dāng)樁側(cè)摩阻力達(dá)到一定值時(shí)就不再增加，這個(gè)值與土體的性質(zhì)有關(guān)，土質(zhì)越好這個(gè)值相對(duì)來(lái)說(shuō)越大； d)樁周土體的變形模量對(duì)加

7、載初期的樁頂沉降影響較大，變形模量越大沉降越小，樁基的豎向承載力越大； e)樁周土體粘結(jié)力對(duì)荷載沉降曲線的拐點(diǎn)有決定性影響，粘結(jié)力越大，出現(xiàn)拐點(diǎn)時(shí)的樁頂荷載越大，樁的豎向承載力也就越大； f)樁周土體的內(nèi)摩擦角，對(duì)加載初期即土體達(dá)到塑性之前的荷載沉降曲線影響不大，當(dāng)樁周土體達(dá)到塑性狀態(tài)后，內(nèi)摩擦角越大，荷載沉降曲線下降幅度越小，單樁的豎向承載力越大； g)相同土質(zhì)條件下，樁長(zhǎng)越長(zhǎng)豎向承載力越大。在加載初期，