尺寸效應和巖石特性對嵌巖樁承載特性影響研究.pdf

1、嵌巖樁具有承載力高、沉降小、抗震性能好和群樁效應小等特點，是橋梁、高層建筑、重型廠房等結(jié)構荷載較大、沉降要求較高的建（構）筑物的重要基礎形式，在工程實踐中得到越來越廣泛的應用；但由于影響嵌巖樁承載力的因素極其復雜多樣，且各種因素的作用相互影響，制約了人們對嵌巖樁承載性狀的全面認識，因此嵌巖樁的設計理論研究有待進一步深入。本課題隸屬于國家科技支撐計劃項目（項目編號2008BAG07801）“跨海特大跨徑鋼箱梁懸索橋關鍵技術研究及工程示范”

2、，“跨海特大跨徑鋼箱梁懸索橋結(jié)構特性及技術標準研究”課題的子課題：“大直徑深長嵌巖樁承載特性及設計標準研究”。
　　 本文以室內(nèi)嵌巖樁模型試驗和文獻中嵌巖樁實測極限側(cè)摩阻力和端阻力為基礎，結(jié)合現(xiàn)行嵌巖樁嵌巖段樁側(cè)極限摩阻力和端阻力的計算方法，并以二維Hoek-Brown巖石破壞準則和考慮中主應力影響的三維Hoek-Brown巖石破壞準則為判斷標準，建立嵌巖段樁側(cè)極限摩阻力和端阻力的理論計算公式，分析研究尺寸效應和巖石特性對嵌巖樁

3、承載特性影響，本文的主要工作如下：
　　 1.通過室內(nèi)模型試驗對三組直徑不同的模型嵌巖樁，每組三根試樁嵌巖比分別為4D、6D和8D的試驗數(shù)據(jù)處理分析，研究樁徑（D）和嵌巖比（n=HR/D）對嵌巖單樁承載性能的影響。
　　 2.收集文獻中嵌巖樁的試樁資料，并對嵌巖段側(cè)阻和端阻實測極限承載力按照嵌入巖層的堅硬程度進行歸類處理，分析對比實測值與現(xiàn)行算法上的差異和實測值的數(shù)據(jù)分布，研究樁徑（D）、嵌巖比（n）、巖石種類和巖石質(zhì)量

4、指標（RMR（％））對嵌巖段樁側(cè)極限摩阻力和端阻力的影響及其影響程度，并提出嵌巖段樁側(cè)極限摩阻力和端阻力的計算式中應該具有的模式。最后筆者以收集到的實測值為基礎，采用數(shù)理統(tǒng)計的方法，提出嵌巖段側(cè)摩阻力和端阻力的計算式。
　　 3.通過對泥巖（砂巖）的靜載荷試驗，分析巖石種類和風化程度對基巖極限承載力的影響。
　　 4.通過對樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮機理分析，以“小孔擴張理論”為基礎模擬嵌巖段樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮機理-“剪切-滑移膨脹

5、”，并對有關學者基于二維Hoek-Brown巖石破壞準則推導的嵌巖段樁側(cè)極限側(cè)摩阻力進行修正，得出嵌巖段樁側(cè)摩阻力的計算式，并將結(jié)果與現(xiàn)行的計算方法進行對比，分析研究尺寸效應和巖石特性對嵌巖樁嵌巖段極限側(cè)摩阻力的影響，結(jié)果表明，嵌巖段極限側(cè)摩阻力隨軸力的增大而增大；嵌巖樁嵌巖段側(cè)摩阻力隨嵌入巖石的“強度模數(shù)，βn提高而遞增；樁-巖側(cè)摩阻力隨“巖體抗拉強度”ζ的提高而增加；當樁體剛度越小而巖體剛度越大，嵌巖段極限側(cè)摩阻力變大；嵌巖樁側(cè)摩阻

6、力隨樁徑增加而遞減，當樁半徑增加到600mm后此現(xiàn)象不明顯：樁-巖極限側(cè)摩阻力與嵌巖比的關系還需進一步證實。
　　 5.通過對嵌巖樁樁端破壞模式的研究，利用Midlin解和三維Hoek-Brown巖石破壞準則建立樁端極限承載力的計算式，并與現(xiàn)行的樁端極限阻力的計算方法進行對比，分析研究尺寸效應和巖石特性對嵌巖樁嵌巖段樁端極限阻力的影響，結(jié)果表明，極限端阻力隨入巖深度的增加端阻力遞減，最佳嵌巖比為3D（D為樁徑）超過3D時端阻力增