復(fù)雜溶洞地層中大直徑橋樁基礎(chǔ)的動(dòng)力穩(wěn)定性研究.pdf

1、我國(guó)巖溶發(fā)育的地區(qū)約占國(guó)土面積的1/3，同時(shí)我國(guó)又是一個(gè)地震多發(fā)國(guó)家，總面積的80％以上處于Ⅵ~Ⅸ度地震區(qū)，其中巖溶區(qū)占了很大一部分。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的推進(jìn)，在巖溶地區(qū)進(jìn)行的鐵路、公路橋梁建設(shè)日益增多，由于巖溶區(qū)的特殊地質(zhì)情況，使得較小的地震震級(jí)容易造成橋梁樁基較為嚴(yán)重的破壞。
　　目前，我國(guó)橋梁樁基圍巖穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)理論尚不完善，缺乏對(duì)設(shè)計(jì)和施工的可操作性。盡管對(duì)溶洞-樁基共同作用體系的整體穩(wěn)定性的問(wèn)題許多專家學(xué)

2、者也做過(guò)了研究，但是巖溶地區(qū)對(duì)樁基影響的大部分現(xiàn)有研究成果，為考慮靜力作用以及單個(gè)溶洞的情況，事實(shí)上，巖溶地區(qū)溶洞分布較為復(fù)雜，通常以串珠狀溶洞的形式出現(xiàn)，而目前的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的計(jì)算方法并不能對(duì)這種相對(duì)復(fù)雜的溶洞分布情況提供有效的結(jié)果。因此，研究串珠狀溶洞-樁基共同作用體系在地震作用下的整體穩(wěn)定性對(duì)于指導(dǎo)巖溶地區(qū)工程建設(shè)，保障交通基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定性能，減少經(jīng)濟(jì)投資，加快施工進(jìn)度等都具有較為重大的現(xiàn)實(shí)意義。本文采用理論計(jì)算與數(shù)值

3、模擬相結(jié)合的方式，對(duì)復(fù)雜巖溶地層特別是串珠狀溶洞地層中大直徑橋樁基礎(chǔ)的動(dòng)力穩(wěn)定性進(jìn)行了較為系統(tǒng)深入的研究。論文的主要研究?jī)?nèi)容和成果如下：
　?、賹?duì)巖溶地區(qū)“小震級(jí)高烈度”震害特點(diǎn)的原因進(jìn)行分析，并利用EERA程序模擬巖溶區(qū)的地層分布進(jìn)行地震波反演。將反演之后的地震波時(shí)程曲線以及地震波加速度短時(shí)均方根曲線與原曲線進(jìn)行對(duì)比分析，探討造成“小震級(jí)高烈度”現(xiàn)象的原因。
　?、诟鶕?jù)溶洞-樁基體系在靜力作用下的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法，利用莫爾庫(kù)

4、倫準(zhǔn)則結(jié)合波動(dòng)理論對(duì)不同烈度以及埋深的巖體強(qiáng)度進(jìn)行分析，并根據(jù)彈塑性力學(xué)橢圓孔洞平面問(wèn)題的應(yīng)力計(jì)算公式求解存在溶洞的地層中溶洞周邊的應(yīng)力值。然后對(duì)溶洞頂板分別采用沖切、剪切、彎拉三種破壞模式進(jìn)行分析，得到三種破壞模式下溶洞頂板安全厚度的理論計(jì)算公式，并對(duì)各公式中的自變量進(jìn)行單因素敏感性分析。
　?、劾肁baqus軟件對(duì)地震作用下單溶洞-樁基的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，研究了洞徑、樁徑、單樁荷載、巖體黏聚力、地震波以及樁基荷載偏心距離等對(duì)溶

5、洞頂板安全厚度以及樁端豎向位移的影響，并得到了各單因素與溶洞頂板安全厚度和樁端豎向位移的擬合曲線關(guān)系式。然后通過(guò)多元線性回歸的方法得到溶洞頂板安全厚度和樁端豎向位移與各影響因素的回歸模型，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。最后將溶洞頂板安全厚度的回歸模型與理論計(jì)算公式進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證數(shù)值模擬的有效性。
　?、芾肁baqus軟件對(duì)地震作用下串珠狀溶洞-樁基的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，研究了豎向排列雙溶洞距離變化和尺寸變化分別對(duì)樁基作用溶洞頂板和溶洞底部?jī)煞N