嵌岩桩嵌岩段的岩石极限侧阻力系数

嵌岩桩在岩土工程中已得到广泛应用,但如何准确计算嵌岩段桩的极限侧阻力仍是工程设计人员面临的重要课题。收集整理了不同时期、不同地区、不同岩石强度和不同嵌岩条件下开展的145个嵌岩桩竖向下压承载力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其单轴抗压强度、嵌岩桩的直径与嵌岩深度、嵌岩段桩的极限侧阻力等。定义嵌岩段桩的极限侧阻力和岩石单轴抗压强度的比值为嵌岩桩嵌岩段岩石极限侧阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩段极限侧阻力和岩石极限侧阻力系数的影响规律,建立了嵌岩段岩石极限侧阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式,给出了不同可靠度水平下岩石侧极限阻力系数取值。     

嵌岩桩的极限端阻力发挥特性及其端阻力系数

嵌岩桩极限端阻力发挥特征及端阻力系数取值是岩土工程中嵌岩桩应用的重要研究课题之一。收集整理了不同地区学者在不同时期、不同岩石性质和不同嵌岩条件下开展的165个嵌岩桩端阻力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其天然单轴抗压强度、嵌岩直径与嵌岩深度、嵌岩桩极限端阻力等。定义嵌岩桩极限端阻力与岩石天然单轴抗压强度的比值为嵌岩桩端阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩桩极限端阻力和端阻力系数的影响规律,建立了嵌岩桩极限端阻力及端阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式。     

利用岩体经验强度准则确定嵌岩桩村端阻力的探讨

本文考虑了岩体结构面,岩块单轴抗压强度,应力状态的影响,引入了Ｈｏｅｋ－Ｂｒｏｗｎ岩体经验强度准则,利用极限平衡原理,推导了嵌岩桩桩端阻力的计算式,并分析了桩端阻力与桩长,嵌岩深度的关系,文中最后指出,尽管桩端阻力在所受荷载中所占比例不大,但正确估计桩端阻力对优化嵌岩桩的设计,节约造价仍有重要意义。     

海上风机嵌岩桩水平承载特性有限元分析

为确定海上风机嵌岩桩合理的嵌岩深度,本文应用有限元软件ABAQUS,建立三维有限元模型,通过水平承载力、桩身变形、荷载传递等多种因素进行分析,得出:嵌岩深度达到2倍桩直径后,增加1 m嵌岩深度,水平承载力变化小于3‰,同时桩身内力和桩身变形在数值和规律上不再有明显变化,故认为最佳嵌岩深度为2倍桩径。     

岩石强度特性与嵌岩桩桩端极限阻力

从岩石的强度特性与本构关系出发,深入分析嵌岩桩桩端岩石应力状态与入岩部分桩侧阻强化现象,并根据三轴强度表达式论述桩端岩石的极限承载力远高于按单轴抗压强度的计算值;现行<建筑桩基技术规范>中嵌岩桩单桩竖向极限承载力标准值仍沿用岩石的单向应力状态的抗压强度一无侧限抗压强度计算,混淆了桩端岩石的实际应力状态;本文依据桩端岩石应力状态分析结论,提出了嵌岩桩极限阻力标准值的计算理念与方法,并结合工程试桩实例予以说明.     

某办公楼嵌岩桩的嵌岩深度分析

分析了海口市某办公楼钻孔灌注桩的嵌岩深度及影响因素，试验分析表明，桩的长径比较大时，桩端阻力所分担的荷载仅占荷载的一小部分，因而在满足施工质量的前提下，可适当减小桩的嵌岩深度，该工程设计嵌岩深度1.5m，实际采用了0.8m，加快了施工进度，降低了工程造价。     

灰岩地区超大吨位荷载下嵌岩桩承载力特性分析

基于南宁市灰岩地区进行的超大吨位桩基静载试验,对桩身轴力和变形进行了测量,并利用有限元软件分析了桩长、桩径、长径比3 个因素对灰岩地区嵌岩桩承载特性的影响。试验结果表明: 嵌岩深度约为10 m 的试验桩最大试验荷载在31 000 ～ 36 000 kN,能够达到设计承载力要求,而嵌岩深度约为5 m 的试验桩承载力均达不到设计承载力要求; 嵌岩深度对灰岩地区嵌岩桩的承载特性影响最大,嵌岩段越长,桩的承载力越高。     

土岩组合地质条件下适宜嵌岩深度分析

基于土岩组合基坑支护结构安全的重要性,探讨了保证岩体稳定性的适宜嵌岩深度的精确算法,提出了利用积分形式推导3种临界深度支护桩的嵌岩深度,并配合MATLAB编程与理正设计软件使用,研究了一套可以同时满足支护桩内力变形和岩体稳定的相对智能而高效的计算适宜嵌岩深度的方法,并用实际算例进行验证.结果表明:探寻出的计算流程通过不断的修正计算,给出了适宜嵌岩深度,与传统方法的计算结果相比大于5%,说明仅考虑内力变形要求,嵌岩桩存在失稳的可能;增加考虑岩体的稳定性,可以更科学的确定嵌岩深度,保证支护桩和岩体的稳定性,为土岩组合基坑支护重要设计参数提供参考依据,确保工程的安全性和经济性.     

端承嵌岩桩桩端阻力研究

现行嵌岩桩设计规范与理论只考虑桩端岩石的单向受力状态,而实际上桩端岩石在竖向荷载作用下,由于压缩变形受到周边岩石横向约束的作用而处于三维受压状态,其三轴应力强度远高于单轴强度.因此目前设计计算理论不能客观反映桩端岩石应力状态,明显偏于保守.嵌岩桩静载荷试验调查结果也证实了这一点.为此,应用材料力学强度理论对嵌岩桩的承载力进行了深入的分析研究,提出了嵌岩桩承载力的合理计算方法.     

端承嵌岩桩桩端阻力研究

现行嵌岩桩设计规范与理论只考虑桩端岩石的单向受力状态，而实际上桩端岩石在竖向荷载作用下，由于压缩变形受到周边岩石横向约束的作用而处于三维受压状态，其三轴应力强度远高于单轴强度．因此目前设计计算理论不能客观反映桩端岩石应力状态，明显偏于保守．嵌岩桩静载荷试验调查结果也证实了这一点．为此，应用材料力学强度理论对嵌岩桩的承载力进行了深入的分析研究，提出了嵌岩桩承载力的合理计算方法．     

嵌岩桩的优化设计方法研究

结合结构最优化设计概念和有限元分析,建立了嵌岩桩优化数值模型,提出了嵌岩桩目标优化设计的方法.与传统设计相比,通过对嵌岩桩进行桩径和嵌岩深度优化设计可满足桩沉降和承载力的双控要求,使桩端阻力、桩侧阻力能最大限度地得到发挥,有效减少工程投资.以ABAQUS有限元软件为平台,可以成为解决嵌岩桩实际工程问题的个性化工具和仿真研究环境.利用它可以模拟嵌岩桩成桩基本过程,分析嵌岩桩荷载—沉降特性,并对嵌岩桩进行了优化设计.     

钻孔嵌岩桩荷载传递特点及分析

通过有关试验资料,分析钻孔嵌岩桩的荷载传递特点,研究钻孔嵌岩桩的形成原理及其荷载传递机理,指出钻孔嵌岩桩桩侧摩阻不是传统理论中的理想侧壁摩阻,而是许多桩侧小凸台的端承作用组合而成的,使得嵌岩桩随着长度增长,底部分担荷越来越多,当嵌岩段增大一定值,桩端岩石几乎不承担荷载的荷载传递。     

嵌岩桩竖向荷载-沉降特性的有限元分析

嵌岩桩因单桩承载力高在工程上得到广泛应用.迄今为止,嵌岩桩的荷载传递机理尚不完全清楚,单桩沉降的影响因素又十分复杂.以ABAQUS为平台,对嵌岩桩的荷载沉降特性进行了全面的有限元分析,探讨了嵌岩桩受竖向荷载作用下影响单桩承载力及沉降的各种因素.分析结果表明,嵌岩深度、桩身弹性模量、嵌入岩石弹性模量、沉渣厚度是影响单桩承载力及沉降的主要因素.     

基于声波速度及岩块强度的开挖扰动区岩体力学参数预测

针对目前在水利水电工程中开挖扰动区的岩体力学参数取值问题,将岩体的声波速度与岩体质量指数Q、岩体分类指数RMR及地质强度指标GSI联系起来,并将声波速度引入到广义Hoek-Brown强度准则中,建立了由岩体声波速度及岩块单轴抗压强度预测开挖扰动区岩体的变形及强度参数的方法.利用三峡工程永久船闸边坡开挖扰动区的检测参数,结果表明,基于Hoek-Brown准则由声波速度及岩块强度预测的岩体变形模量与实测结果基本吻合,本方法可预测开挖扰动区的岩体力学参数.     

二元结构岩土基坑“吊脚桩”支护设计数值分析

在山地丘陵地区,上层是土体、下层是岩体的岩土二元结构基坑非常普遍。针对此类基坑支护中常用到的“吊脚桩”的设计和施工特点进行有限元数值模拟与分析,研究了其设计方法及其安全稳定性、桩体嵌岩深度、桩脚处锚杆轴力和预留岩肩宽度等各种影响因素。分析结果表明：此类基坑设计对上层土体按传统设计计算方法进行设计施工时能够保证上层土体开挖基坑的稳定性;增加嵌岩深度或增大桩脚处锚杆预应力都能有效地控制下层岩体开挖时基坑的稳定和变形,锚杆预应力为主要控制因素,施工中要注意对其轴力进行监测;预留岩肩宽度越大,支护桩位移越小,当该宽度大于某定值时,其变化对位移和弯矩的影响作用将不再明显。     

人工挖孔嵌岩灌注桩承载特性现场试验与机理分析

以青岛市某大型工程为依托,对在泥质粉砂岩地基中的5根人工挖孔嵌岩灌注桩分别进行竖向静载荷试验与桩身内力测试。根据大直径嵌岩桩实测数据探讨大直径人工挖孔嵌岩灌注桩的荷载传递机理与竖向承载特性。试验结果表明：试桩荷载沉降（Q-s）曲线为缓变形,桩顶沉降量均小于11 mm,卸载回弹率大,幅度为51%~75%,承载力较高,5根试桩均满足设计要求;在最大荷载下,5根嵌岩桩桩端阻力所占桩顶荷载比值均在10%~20%之间,随桩长、嵌岩深度（中风化）增大而减小,表现出端承摩擦桩的特性;桩身荷载自上而下逐步发挥,上覆土层先达到侧摩阻力极限值,在嵌岩段中部侧摩阻力达到峰值;桩入岩越深,安全储备量越大,在泥质粉砂岩中风化段,实测侧摩阻力约为规范推荐值的2.5倍,说明5根桩有较大的承载潜力;随着荷载的增大,嵌岩段分担的总阻力由39%上升至45%,嵌岩段侧摩阻力占主要比重,但桩端阻力分担荷载的比例上升速率较快;根据行业标准与静载试验数据,重新认识该地层人工挖孔嵌岩灌注桩的竖向承载特性,充分发挥其承载潜力,对工程桩桩身尺寸进行优化,达到节约材料和提高施工功效的目的,具有较好的经济效益。     

大直径嵌岩桩承载机理研究

大直径嵌岩桩广泛应用于低山丘陵地区,因桩身变形沉降小,桩侧阻力很难发挥.通过现场静载试验和数值模拟,对桩身侧阻力进行了研究.结果表明:土层侧阻力占总承载力的18%~24%,不考虑桩侧阻力会导致承载力的浪费;桩土相对位移较小,土层侧摩阻没有达到极限侧摩阻力,采用桩基规范计算土层侧摩阻力,会比实际土层侧摩阻力值偏大,影响嵌岩桩设计的安全性;建议该地区使用规范计算大直径嵌岩桩土层侧摩阻力时,乘以折减系数0.5.     

注浆微型钢管桩单、群桩力学性能的数值分析

基于位移加载法模拟微型钢管桩受力性能,综合分析了加载过程中,桩长L、桩体数量N、桩间距S、桩体排布形式、嵌岩深度等因素对单、群桩力学性能和群桩效应的影响。研究结果表明:单桩极限承载力随着桩长增加逐渐增加,;群桩最大轴力变化规律:角桩边桩中心桩;同等条件下,增加桩数量,承载力和群桩效应系数η相应增大;桩数不变,承载力随桩间距增大而增大,群桩效应系数逐渐减小,桩间距等于5倍桩径(S=5D)时承载力和群桩效应系数均趋于稳定,故S=5D为临界桩间距;梅花形排布方式比矩形排布平均单桩承载力提升高4.7%,群桩效应系数降低10.2%;嵌岩深度增加,单、群桩极限承载力增加且幅度较小,故嵌岩深度对单、群桩承载能力影响不明显。     

微型桩加固公路路肩数值模拟分析

为研究重型汽车运行过程中引起的振动荷载对路基稳定性的影响,采用有限差计算软件建立了重型汽车运行条件下高级公路路基三维仿真模型,重点对其动力响应及桩的支护效应进行分析.结果表明:随着测点与振源水平距离的增加,测点峰值加速度逐渐减小;与无微型桩加固路堤相比,路肩用微型桩加固后,地表各测点的竖向振动峰值加速度衰减的相对较快;当桩径和桩长一定时,随着桩间距的增大,路基面上各测点的竖向位移也相应增大,且重车荷载激励作用处竖向位移最大;同时,随着测点与振源水平距离的增加,路基表面竖向位移逐渐减小.当桩径4m,桩长3m时,桩身最大动弯矩基本位于桩顶以下2m处,并且达到最大动弯矩后,微型桩桩身动弯矩随埋深的增加而逐渐减小.     

复杂环境海边嵌岩桩施工问题及措施

针对防波堤复杂环境下海边嵌岩桩施工中,场地填筑料、设备进入、泥浆池兴建及维护成本高、通长钢护筒埋设困难、灌注桩混凝土准确配料和水平及垂直运输、大坡比及大深度入岩困难等问题,有针对性地采用平板船运输石料,形成海上施工平台,搭设钢架平台,并在在施工平台上布置金属箱式泥浆池,同时安装自动计量搅拌系统和混凝土泵,使用冲锤式卷扬机和开孔技术等施工措施,有效解决了上述问题.防波堤嵌岩灌注桩成功实践,对同类海边嵌岩桩工程具有一定的研究及参考价值.