尺寸效應(yīng)和巖石特性對(duì)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(yīng)小等特點(diǎn)，是橋梁、高層建筑、重型廠房等結(jié)構(gòu)荷載較大、沉降要求較高的建（構(gòu)）筑物的重要基礎(chǔ)形式，在工程實(shí)踐中得到越來越廣泛的應(yīng)用；但由于影響嵌巖樁承載力的因素極其復(fù)雜多樣，且各種因素的作用相互影響，制約了人們對(duì)嵌巖樁承載性狀的全面認(rèn)識(shí)，因此嵌巖樁的設(shè)計(jì)理論研究有待進(jìn)一步深入。本課題隸屬于國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)2008BAG07801）“跨海特大跨徑鋼箱梁懸索橋關(guān)鍵技術(shù)研究及工程示范”

2、，“跨海特大跨徑鋼箱梁懸索橋結(jié)構(gòu)特性及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究”課題的子課題：“大直徑深長嵌巖樁承載特性及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)研究”。
　　 本文以室內(nèi)嵌巖樁模型試驗(yàn)和文獻(xiàn)中嵌巖樁實(shí)測(cè)極限側(cè)摩阻力和端阻力為基礎(chǔ)，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(jì)算方法，并以二維Hoek-Brown巖石破壞準(zhǔn)則和考慮中主應(yīng)力影響的三維Hoek-Brown巖石破壞準(zhǔn)則為判斷標(biāo)準(zhǔn)，建立嵌巖段樁側(cè)極限摩阻力和端阻力的理論計(jì)算公式，分析研究尺寸效應(yīng)和巖石特性對(duì)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(yàn)對(duì)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(yàn)數(shù)據(jù)處理分析，研究樁徑（D）和嵌巖比（n=HR/D）對(duì)嵌巖單樁承載性能的影響。
　　 2.收集文獻(xiàn)中嵌巖樁的試樁資料，并對(duì)嵌巖段側(cè)阻和端阻實(shí)測(cè)極限承載力按照嵌入巖層的堅(jiān)硬程度進(jìn)行歸類處理，分析對(duì)比實(shí)測(cè)值與現(xiàn)行算法上的差異和實(shí)測(cè)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(biāo)（RMR（％））對(duì)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(jì)算式中應(yīng)該具有的模式。最后筆者以收集到的實(shí)測(cè)值為基礎(chǔ)，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，提出嵌巖段側(cè)摩阻力和端阻力的計(jì)算式。
　　 3.通過對(duì)泥巖（砂巖）的靜載荷試驗(yàn)，分析巖石種類和風(fēng)化程度對(duì)基巖極限承載力的影響。
　　 4.通過對(duì)樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮機(jī)理分析，以“小孔擴(kuò)張理論”為基礎(chǔ)模擬嵌巖段樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮機(jī)理-“剪切-滑移膨脹

5、”，并對(duì)有關(guān)學(xué)者基于二維Hoek-Brown巖石破壞準(zhǔn)則推導(dǎo)的嵌巖段樁側(cè)極限側(cè)摩阻力進(jìn)行修正，得出嵌巖段樁側(cè)摩阻力的計(jì)算式，并將結(jié)果與現(xiàn)行的計(jì)算方法進(jìn)行對(duì)比，分析研究尺寸效應(yīng)和巖石特性對(duì)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(qiáng)度模數(shù)，βn提高而遞增；樁-巖側(cè)摩阻力隨“巖體抗拉強(qiáng)度”ζ的提高而增加；當(dāng)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(dāng)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(guān)系還需進(jìn)一步證實(shí)。
　　 5.通過對(duì)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(zhǔn)則建立樁端極限承載力的計(jì)算式，并與現(xiàn)行的樁端極限阻力的計(jì)算方法進(jìn)行對(duì)比，分析研究尺寸效應(yīng)和巖石特性對(duì)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(shí)端阻力增