钻孔灌注桩施工质量控制技术

一、质量控制点 1、地基承载力 从桩的施工程序来讲,在质量控制中,首先确保地基承载力符合设计要求,否则将使桩失效.地基承载力取决岩层的构造情况、桩嵌入岩石的深度、岩石单轴饱和抗压强度.如果施工地区处于断裂带,在施工中就要注意夹层的存在.影响桩底承载力的因素有:结构情况、桩底嵌入岩石深度、岩石单轴抗压强度.一般承载力的判定方法是依据岩样的单轴抗压强度乘以回归系数,换算成岩石单轴饱和抗压强度标准值.在桩基基底验收时,钻孔灌注桩基底承载力判定.     

利用岩石点荷载试验计算嵌岩桩极限侧阻力方法

岩石单轴抗压强度是嵌岩桩嵌岩段极限侧阻力计算的关键参数.本文介绍了基于点荷载试验计算岩石单轴抗压强度的方法,给出了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,由此可计算确定岩石极限侧阻力系数,从而提出了一种利用岩石点荷载试验计算嵌岩桩嵌岩段极限侧阻力的方法,可作为嵌岩桩工程设计的参考.     

葛洲坝紫红色粉砂岩的强度及其承载能力

一、前言 葛洲坝水利枢纽第一期工程基岩为白垩系下统陆相红色碎屑岩、粘土质粉砂岩夹中细粒砂岩及中细粒砂岩夹粘土质粉砂岩,岩层走向北东20～40度,倾角4～8度,倾向左岸偏向下游,并有许多粘土质岩类的软弱夹层.其中粉砂岩和粘土质粉砂岩(以下统称粉砂岩)比较软弱.按有的规范规定,基岩的承载能力,以室内岩块单轴极限抗压强度的1/5～1/25来选取,软岩取1/5～1/10.据此,该工程设计中,粉砂岩取湿抗压强度100公斤/厘米~2的1/10,即10公斤/厘米~2为允许承载能力.但有些建筑物如船闸边墙基础,最大压应力达17公斤/厘米~2,远超过这一允许承载能力.则应采取增加钢筋混凝土的工程措施.因此,如何合理确定其允许承载能力,是一重要的工程课题. 以室内岩块抗压强度用折减系数来确定基岩的允许承载能力是一种经验方法.实际     

单元体弹性模量分布对岩石单轴抗压强度影响数值模拟

利用FLAC3D建立单轴压缩试验数值模型并与实际情况比较以验证模型可靠性。控制其它材料参数,改变单元体弹性模量分析岩体抗压强度的影响。岩体模型各单元体弹性模量在一定区间内分别按均匀变化规律取值、随机取值以及按正态分布规律取值,研究单元体弹性模量分布规律对岩石单轴抗压强度的影响。结果表明:弹性模量分布的均匀性越好,岩石抗压强度越大,最大值等于整个岩体模型弹性模量取相同参考值时的计算结果;单元体弹性模量在一定区间内随机取值时,岩石抗压强度将减小,且弹性模量随机取值区间越大,岩石抗压强度越小;在相同的取值区间上,弹性模量按正态分布规律取值时岩石抗压强度大于弹性模量随机取值时的抗压强度。两者都小于整个岩体模型弹性模量取相同参考值时岩石的抗压强度,即σ1≥σE正态分布≥σE随机分布。     

岩石初始损伤及其对单轴抗压强度的影响研究

为获取岩土初始受损程度对岩石力学性质的影响,采用CT扫描技术对软岩(黏土岩)和硬岩(大理岩)的初始受损程度及其对单轴抗压强度的影响进行了研究。软岩受损是通过不同的保护条件使岩石受到损伤,硬岩受损是通过取样方式的不同致使岩样受损。CT扫描试验研究表明混凝土保护条件下受损软岩岩样的CT平均数最高,天然敞露条件下的次之,干湿循环条件下的最低,CT平均数高的对应的岩石单轴抗压强度就越高,CT平均数低的对应岩石单轴抗压强度也越低,受损程度不同的软岩CT平均数呈现一定的规律性。采用无损取样的硬岩岩样初始损伤的程度明显比常规取样的硬岩岩样初始损伤程度低。硬岩岩石的初始受损程度影响其抗压强度,无损取样的大理岩CT数和单轴抗压强度值均高于常规取样的大理岩的CT数和单轴抗压强度值。     

不同岩性下TBM滚刀破岩过程离散元分析

为了研究全断面岩石掘进机(TBM)的滚刀在不同岩性下的破岩机理,将考虑胶结尺寸的微观接触模型植入离散元软件,模拟了4种岩性下不同滚刀刃数的破岩过程,探究岩性、滚刀刃数对破岩效率的影响。模拟结果表明:不同滚刀刃数下的破岩过程可以分为3个阶段,即加载阶段、卸载阶段及残余跃进阶段;胶结破坏类型主要呈拉剪破坏与压剪破坏两种;滚刀破岩过程中受到的阻力可以用峰值法向推力表示,阻力大小取决于岩性,破岩阻力随着岩石单轴抗压强度的增大而增大;通过胶结破岩比能耗来评价破岩效率,对于坚硬岩,三滚刀破岩效率最高,对于强度较低的岩石,采用单滚刀破岩效率更高。     

大直径软岩嵌岩桩嵌岩深度计算模型

为改进河流海洋工程中的大直径软岩嵌岩桩嵌岩深度计算方法,探讨嵌岩深度与影响参数之间的关系,假定嵌岩段桩侧岩石抗力呈线性分布且岩石破坏符合莫尔二次抛物线判据,根据嵌岩段桩身受到桩前岩体法向正应力和桩侧岩体切向剪应力共同作用得到嵌岩段桩体受力计算模型,基于桩身受力平衡给出最小嵌岩深度解析解,并利用室内模型试验以及工程设计结果对计算模型进行验证。结果表明:嵌岩深度随着基岩顶面处水平力的增大而增大,随着桩径的增大而减小,随着桩侧岩石单轴饱和抗压强度的增大而减小;岩石单轴饱和抗压强度增大到某一定值时,嵌岩深度呈小幅递减趋势;上覆土层压应力对嵌岩深度影响不大。     

岩石单轴抗压强度优势尺寸及尺寸效应

对中硬岩石和软岩/硬土进行不同尺寸试件的单轴抗压强度试验研究结果表明:中硬岩石破坏形式呈典型脆性劈裂破坏特征,软岩/硬土呈现剪切破坏和部分碎裂破坏形式;无论硬岩还是软岩/硬土,单轴抗压强度的离散性与岩性和试件尺寸密切相关.通过岩石微观机理与宏观特征对其抗压强度尺寸效应进行了分析,提出在工程设计中应考虑岩石的优势尺寸及尺寸效应所带来的强度差异问题,以为工程的经济合理性与安全提供有效支撑.     

岩石单轴抗压强度换算公式适用条件分析

为了系统研究岩石抗压强度的尺寸效应,在黄河古贤水利枢纽工程坝轴线处钻取直径为100 cm、高度为20～60cm的大口径岩心,通过矿物鉴定得知此处岩基均为沉积岩,主要分钙质泥岩、砂岩、长石砂岩、粉砂岩四类,根据研究目的,加工5×5 cm、5×10 cm、10×10 cm、20×20 cm四种类型的圆柱体试样,进行单轴抗压强度试验。试验结果表明:在对试验数据进行整理时,《水利水电工程岩石试验规程》推荐的单轴抗压强度换算公式并不适用于任意高径比的岩心,仅适用于直径为5 cm的试件,对于其他非标准试件,应根据实际情况对修正系数进行必要的调整。     

瀑布沟水电站地下厂房系统岩爆规律分析

瀑布沟水电站地下厂房系统为大型地下室群,主要包括地下厂房、主变室、尾水闸门室;地下厂房系统属于高地应力区,围岩为澄江期中粗粒花岗岩,以Ⅱ、Ⅲ类围岩为主,完整性好;岩性坚硬,岩石饱和单轴抗压强度一般在100 MPa以上,地下水不丰富;岩石饱和单轴抗压强度Rb与最大主应力σ1比值在3.9~7.6间,根据《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487-2008)岩爆分级及判别标准,厂房系统岩体可能发生中等~轻微岩爆。施工中对围岩采用打超前小导洞、控制爆破、掌子面喷水及钻孔注水、及时加固支护等处理后,有效地降低了围岩岩爆发生的强度和频率,保证了作业人员、设备安全,提高了施工进度。     

基于Hoek-Brown强度准则的嵌岩桩极限承载力确定

考虑岩体结构的完整性、岩块单轴抗压强度及三向应力等因素的影响,引入Hoek-Brown岩石强度准则,采用Lambe变换,建立了较为实用的嵌岩桩桩侧摩阻力模型。然后基于简化的桩端岩体破坏模式,利用极限平衡原理,推导了三向压力下嵌岩桩桩端阻力的计算公式,进而获得嵌岩桩极限承载力计算公式。对公式参数分析表明：岩体质量对摩阻力影响较大,岩体质量越好,摩阻力τr越大,反之越小;岩体质量评价指标RMR值为100时,摩阻力τr可达到0.4σc;岩体质量评价指标RMR值为10时,摩阻力τr接近0.01σc。最后以2个工程实例对本文计算方法进行了验证。     

金沙江中游某坝基软岩的崩解特性试验研究

针对软岩遇水易崩解、软化等特点,以金沙江中游某坝基软岩为例,选取右岸坝基具有代表性的8块泥质粉砂岩岩样,将每块岩样切割成3部分,分别进行干燥单轴抗压强度试验、室内干湿循环崩解和室外自然条件崩解试验。通过拍照和跟踪观察,记录岩样的初崩时间,并进行试验全过程崩解现象的描述,据此,定性地将崩解性由强到弱划分为完全崩解、中等程度崩解、不崩解3个等级。试验结束时,可直观地观察到室内和室外2种条件下岩样的最终崩解对比情况。之后,对室内浸水崩解试验结束后的岩样进行黏粒含量的测定。试验结果表明：干湿循环条件下岩样的崩解要比自然条件下彻底;所取岩样的初崩时间顺序、最终崩解情况与干燥单轴抗压强度、黏粒含量存在较好的相关性。由于软岩的不良物理现象,特别是其崩解性,将不同程度地增加工程施工的难度,对软岩崩解特性的研究,具有实际的工程意义。     

碎石对土石混合体无侧限力学特性影响研究

土石混合体通常是构成库区边坡、滑坡及坝基的主要岩土体材料,其物理力学性质要较一般的土体或岩体更复杂,是目前岩土力学及地质工程界共同面临的难题。通过制备一定含石量的土石混合体试样进行无侧限条件下单轴压缩试验,研究了碎石对土石混合体单轴压缩强度及变形破坏模式的影响;结合数值模拟方法,进一步分析碎石分布对土石混合体整体强度的影响机制。研究成果表明土石混合体的单轴抗压强度及变形破坏特征受含石量及碎石分布的控制,随着含石量的增加,单轴抗压强度降低,破坏模式由单裂纹开裂变为多裂纹开裂破坏,同时裂纹贯通时间有所增加。     

浅论利用波速测试成果综合选取坝基岩体承载力问题

在选取坝基岩体承载力中, 若岩石室内试验结果明显不合理且极大地影响坝基岩石力学及强度参数的正确选择时, 应利用钻孔及平硐声波测试结果, 与室内岩块及现场岩体试验成果相互映证、分析, 以取得符合实际地质情况的地质参数建议值。本文以某水电站坝基P1q m厚层灰岩的承载力选取问题为例介绍此方法。     

岩石单轴抗压强度的尺寸效应研究

影响岩石抗压强度试验值的因素很多,这些因素大致可分为两个方面:一方面是岩石自身的因素,如矿物成分、结晶程度、风化程度等;另一方面是试验方法上的因素,如试件形状、尺寸大小等。研究结合西南某水电工程勘测设计工作需要,进行了4种不同尺寸的岩石单轴抗压强度比较试验,以探索岩石单轴抗压强度的尺寸效应。试验研究结果表明:岩石单轴抗压强度的尺寸效应明显,随试件尺寸的增大,其抗压强度值逐渐减小。     

秀山大桥重力锚支墩基础及锚块荷载分担比研究

秀山大桥重力锚支墩基础与锚块各自分开,地基与基础荷载分担比较为复杂,为研究锚碇系统各部位承载分担比和失稳模式,依托秀山大桥重力锚,建立锚碇、支墩桩基与地基相互作用的三维有限差分模型,以0.5P(P为缆索拉拔设计荷载,P=132 MN)为递增荷载进行极限加载模拟研究。结果表明:在(1~2)P时,锚块底板、锚块前端岩体、支墩基础、锚块侧边承担水平荷载平均占比为64%,23%,6%,7%;缆索荷载达到2.5P时,锚-岩接触面不均匀剪力引起锚块底部岩体拉伸破坏;支墩桩基达到极限承载力时的缆索荷载为3.5P,其破坏形式近似于单轴压缩破坏;随着荷载继续增大,锚块底板接触面逐渐张开,其承担水平荷载向锚前端岩体转移。研究成果为重力式锚碇的结构设计、地基加固及极限承载力分析提供了参考。     

坝基岩体质量分级影响因素及分级标准

对于150 m以上级别的高坝、超高坝,坝基岩体质量分级以及大坝建基面选择对坝基工程处理、大坝体型设计以及坝型坝线比较等,均有决定性的控制作用。就水利水电工程项目而言,目前国内外采用的坝基岩体质量分级方法,主要有RMR分级系统、GSI分级、《工程岩体分级标准》(GB50218—2014)和《水利水电工程地质勘察规范(GB 50487—2008)》的相关标准。大量工程实践表明,影响坝基岩体质量的因素主要是岩石强度、岩体结构和赋存条件。结合新疆某工程坝基岩体质量分级研究,得出影响和制约该工程坝基岩体质量的主要因素为:岩石饱和抗压强度、岩体结构类型以及结构面性状特征(结构面组数、间距及结合程度)、风化与卸荷程度、声波波速、地震波波速、完整性系数、钻孔RQD和地下水状态等;据此,采用定性与定量相结合的方法,制定了坝基岩体质量分级标准。     

掏挖与岩石锚杆复合型基础上拔承载机理和影响因素研究

针对掏挖与岩石锚杆复合型基础上拔承载机理不明确的问题,基于现场试验工况,利用Plaxis3D有限元软件建立复合型基础抗拔承载模型,研究其上拔承载机理。在此基础上,研究了土体弹性模量、岩体弹性模量、土体黏聚力对复合型基础各部分的承载影响,分析了掏挖基础和岩石群锚基础的承载力发挥情况、上拔变形、塑性区开展,并给出了复合型基础的改进方案。结果表明:上拔变形刚度较大的岩锚基础对复合型基础的承载极限状态起控制作用;掏挖基础和岩石锚杆基础的上拔变形协调性是影响复合型基础承载力发挥的关键;适当增加掏挖基础嵌入岩石的深度可有效提高复合型基础的抗拔承载力。     

泥质白云岩干湿循环力学特性试验研究及其本构模型

水岩相互作用一直是研究的热点课题,水岩相互作用使岩石性质劣化,影响岩石的强度。以泥质白云岩为研究对象,进行了干湿循环作用后的单轴和三轴压缩试验,研究了不同循环作用下岩石的强度、变形等力学特性,并运用连续损伤力学和统计理论,推导出干湿循环作用下岩石的损伤统计本构模型。试验结果表明:泥质白云岩峰值强度随干湿循环次数增加而减小;泥质白云岩在单轴压缩试验中,岩石的总劣化度随干湿循环次数增大呈增大的趋势,而各阶段的劣化度和平均劣化度逐渐降低并趋于稳定;三轴压缩试验中,岩石的总劣化度随围压增加而总体呈现先减小再增加的趋势,较高次的循环对岩石的强度影响大于较高的围压作用对其影响;岩石的弹性模量随干湿循环次数的增大呈总体减小的趋势。通过对比理论曲线与试验曲线可知,本构模型能够较好地反映岩石三轴应力-应变关系,验证了该模型的合理性。     

裂隙对岩石力学性质影响的研究

本文根据对白云岩、正长岩、玄武岩等多种岩石的试验研究,介绍了裂隙对岩石力学性质的影响,定量描述裂隙大小的方法和指标:提出了裂隙大小对岩石单轴抗压强度和抗拉强度影响的定量关系式,并引用损伤力学的观点和岩石强度理论对该关系式进行了理论分析。