懸臂樁三維土拱效應(yīng)及嵌固段地基反力研究.pdf

1、懸臂樁作為一種深層抗滑支擋結(jié)構(gòu)，因其具有抗滑能力強(qiáng)、節(jié)約建筑用地、施工便捷等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于加固巖土體切方及填方工程等領(lǐng)域。盡管懸臂樁的設(shè)計(jì)理論、施工技術(shù)正不斷得到發(fā)展，但當(dāng)前設(shè)計(jì)理論大多都基于平面假定，實(shí)際工程中常常遇到一些因設(shè)計(jì)理論簡(jiǎn)化而導(dǎo)致的變形破壞現(xiàn)象。論文依托國(guó)家杰出青年科學(xué)基金(NO.50625824)、國(guó)家自然科學(xué)基金(NO.50878218)、“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題子題(NO.2008BAJ06B04)和國(guó)務(wù)院

2、三峽辦移民安置規(guī)劃司項(xiàng)目(NO.2008SXG02-2)，通過(guò)對(duì)懸臂樁施工進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，對(duì)懸臂樁樁間三維土拱效應(yīng)及嵌固段樁身的地基反力分布展開(kāi)研究，主要工作及研究結(jié)論如下：
　　 (1)在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的基礎(chǔ)上，提出采用沿法向或推力方向土壓力的突變程度及突變范圍替代傳統(tǒng)的樁土承載比來(lái)衡量懸臂樁土拱效應(yīng)的發(fā)揮程度及作用范圍更趨合理。據(jù)此設(shè)計(jì)了懸臂樁室內(nèi)推樁模型試驗(yàn)，重點(diǎn)對(duì)懸臂樁樁周土內(nèi)部的應(yīng)力分布特征及樁周三維土拱效應(yīng)的作用程度及作用范

3、圍進(jìn)行研究，深入分析了樁周摩擦土拱效應(yīng)與直接土拱效應(yīng)之間的聯(lián)系，指出直接土拱承擔(dān)了絕大部分推力作用，并對(duì)樁周土的整體穩(wěn)定性起決定性作用。
　　 (2)通過(guò)對(duì)埋入式模型樁進(jìn)行室內(nèi)推樁試驗(yàn)，對(duì)比分析了上述兩種結(jié)構(gòu)形式樁周土的應(yīng)力分布及變形破壞模式。通過(guò)調(diào)整懸臂樁間距和改變滑體材料等方式，對(duì)比分析了樁間距及滑體材料特性對(duì)樁周起拱效應(yīng)的影響。在上述試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)而分析了樁周土拱效應(yīng)形成、發(fā)展與消散的全過(guò)程。
　　 (3)設(shè)

4、計(jì)了柔性板樁板墻加固斜坡填方地基的室外大型試驗(yàn)，分別采用樁前、樁后布置柔性擋土板的方式，對(duì)比研究了柔性板樁板墻背側(cè)的三維成拱效應(yīng)及擋土板土壓力的分布模式。通過(guò)摘取擋土板的手段，模擬了樁間土的卸荷過(guò)程，采用自制的簡(jiǎn)易靜力貫入設(shè)備對(duì)拱腳剪切線附近的原狀土進(jìn)行測(cè)試，繼而研究了直接土拱拱腳處的極限剪切作用厚度。將監(jiān)測(cè)得到的擋土板土壓力與擬化簡(jiǎn)倉(cāng)法及卸荷拱法的理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，探討了柔性板樁板墻設(shè)計(jì)時(shí)土壓力的合理取值方法。
　　 (4

5、)依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及試驗(yàn)結(jié)果，將拱腳確定為最不利位置，運(yùn)用彈性理論對(duì)坡體切方前、后的應(yīng)力狀態(tài)作了分析，結(jié)合巖土強(qiáng)度準(zhǔn)則建立了考慮三維土拱效應(yīng)及切方卸荷效應(yīng)的懸臂樁樁間土穩(wěn)定性分析模型，進(jìn)而探討了土拱作用范圍與樁間土局部穩(wěn)定性之間的關(guān)系。在對(duì)樁間土拱整體穩(wěn)定性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出考慮樁周土自重及滑坡推力共同作用時(shí)樁間土整體穩(wěn)定性與最大樁間距的分析方法。
　　 (5)引入三角級(jí)數(shù)法，通過(guò)疊加原理建立了考慮空間效應(yīng)懸臂樁嵌固段地基反力計(jì)

6、算方法。通過(guò)對(duì)樁身嵌固段的樁-巖接觸壓應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析了摩擦效應(yīng)對(duì)樁-地基相互作用的影響，指出當(dāng)樁嵌入較完整的巖質(zhì)地基時(shí)，將樁底約束條件視為自由約束更為合理。為了檢驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算結(jié)果的合理性，將理論計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果及普通K法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
　　 (6)論文最后分析了懸臂樁樁間土及嵌固段軟弱地基的加固措施，并針對(duì)錨桿加固樁間土及鋼管樁加固樁前嵌固段地基的有限差分模型進(jìn)行計(jì)算。據(jù)此，對(duì)錨桿加固樁間土的立面布置方式及錨桿設(shè)計(jì)鉆