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。     

基于Hoek-Brown准则嵌岩段桩–岩侧阻力修正计算方法

利用二维Hoek-Brown(2002)破坏准则为岩石破坏标准,基于“小孔扩张理论”模拟嵌岩段桩侧摩阻力的“剪切–滑移–膨胀”发挥机理,综合考虑了桩体单元受到桩径发生改变后由于岩体的径向约束作用而产生的法向应力,以及土、岩体由于重力的作用产生的竖向应力导致的桩体表面的水平向法向应力,对已有文献推导出来的桩侧极限摩阻力计算进行了修正,并通过算例分析讨论了桩身轴力、岩石强度模数、岩体抗拉强度系数、岩桩刚度比、桩径以及嵌岩比等因素对极限侧阻力的影响。结果表明：嵌岩段极限侧阻力随单桩轴力增大而增大;嵌岩段极限侧阻力与岩石强度模数和岩体抗拉强度系数相关;嵌岩段极限侧阻力与岩桩相对刚度呈正相关;桩径的增加,桩极限侧阻力减小;随嵌岩比增大,传递到桩端的荷载减小,嵌岩段极限侧阻力减小。     

红层嵌岩桩嵌岩段侧阻力试验研究

应用剪切试验、基岩内桩侧摩阻力试验和高压旁压试验及桩身应力测试,对湘浏盆地内泥质粉砂岩的嵌岩段桩侧阻力的研究表明,按《建筑桩基技术规范》(JGJ94—94)确定的侧阻力偏低,分析了不同方法确定的结果差异的根源,提出了以单轴天然抗压强度标准值为基础,按0.15~0.30系数折减计算嵌岩段极限侧阻力的取值标准,对类似地区桩基设计有一定的参考价值。     

基于桩–岩结构面特性的嵌岩桩荷载传递分析

 嵌岩桩的荷载传递特性主要取决于混凝土–岩石界面的剪切特性。基于桩–岩结构面剪胀及破坏机制,建立适于弱质岩石嵌岩桩侧摩阻力传递模型,求得破坏及弹性条件下桩侧摩阻力及桩身轴力的解析式,并由此推导出嵌岩桩的临界长度。基于所获得的解答,深入探讨桩侧摩阻力和桩身轴力随深度变化的分布规律,从理论上分析嵌岩桩桩径、桩–岩模量比、剪胀角对嵌岩桩荷载传递的影响,并提出有关设计建议。提出可近似考虑各因素综合影响系数h,可作为嵌岩桩承载性能的宏观控制指标。同等条件下,h值越大,嵌岩桩承载性能越好,能承受的极限荷载也越大。工程算例对比分析结果表明,理论计算与实测结果吻合较好,对嵌岩桩设计有一定参考价值。     

基于桩-岩结构面特性的嵌岩桩荷载传递分析

嵌岩桩的荷载传递特性主要取决于混凝土-岩石界面的剪切特性.基于桩-岩结构面剪胀及破坏机制,建立适于弱质岩石嵌岩桩侧摩阻力传递模型,求得破坏及弹性条件下桩侧摩阻力及桩身轴力的解析式,并由此推导出嵌岩桩的临界长度.基于所获得的解答,深入探讨桩侧摩阻力和桩身轴力随深度变化的分布规律,从理论上分析嵌岩桩桩径、桩-岩模量比、剪胀角对嵌岩桩荷载传递的影响,并提出有关设计建议.提出可近似考虑各因素综合影响系数η,可作为嵌岩桩承载性能的宏观控制指标.同等条件下,η值越大,嵌岩桩承载性能越好,能承受的极限荷载也越大.工程算例对比分析结果表明,理论计算与实测结果吻合较好,对嵌岩桩设计有一定参考价值.     

利用岩体Hoek-Brown强度准则确定嵌岩桩桩端阻力的探讨

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公式;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,但是,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。     

大直径嵌岩桩承载特性的现场试验分析

嵌岩桩是一种钢筋混凝土现场灌注桩,桩身弹性模量与岩石地基弹性模量相接近,当桩身嵌入岩层后,能牢固地结合成为共同受力的整体结构.通过现场试验(静载荷试验和动测试验)分析,得出嵌岩桩的承载特性:嵌岩灌注桩的荷载传递和破坏特性主要与长径比、覆盖土层性质、嵌岩段的岩性和成桩工艺有关;大部分嵌岩灌注桩属于摩擦型桩;嵌岩灌注桩的嵌岩部分具有较高的侧阻力和端阻力;嵌岩桩的侧阻力与桩土摩阻力都是桩的侧阻力,但二者破坏机制、分布规律完全不同,桩土摩阻力沿桩的深度方向是均匀分布,而嵌岩桩侧阻力则是典型的非线性分布.     

桩孔垂直度对嵌岩灌注桩承载力影响规律研究

为解决嵌岩灌注桩因桩身偏斜引起的承载力不足问题,本文基于工程实例研究桩孔垂直度对嵌岩灌注桩竖向承载力影响机理,提出桩孔偏斜误差下嵌岩灌注桩承载性能劣化规律,并给出该类桩基成孔施工误差控制要求。研究表明：桩孔垂直度偏差可导致桩身嵌固段偏心受力,使得桩身摩阻力与端阻力分布不均,从而降低单桩承载能力,但随着嵌岩深度增加,偏斜单桩承载力劣化程度逐渐减低;当桩孔偏斜度大于临界值时,偏心轴力下桩身局部压应力易集中,可引起因超过材料极限抗压强度的结构失效问题。     

对规范(JGJ94-94)嵌岩桩承载力计算的一点看法

《建筑桩基技术规范》（JGJ94—94）首次提出嵌岩桩单桩竖向极限承载力（Quk）由桩周总侧阻力（Qsk）、嵌岩段总侧阻力（Qrk）、总端阻力（Qpk）三部分组成的计算模式，这是一个进步。自规范实施以来，笔者在工程实践中很多次接触嵌岩桩岩土工程问题，发现规范嵌岩桩承载力计算有些问题值得讨论：（1）计算方法和表达式有些繁琐；（2）在深径比（hr／d）为4—5之间，嵌岩段总承载力（Qrk＋Qpk）的变化规律有异常现象。     

嵌岩桩单桩竖向承载力计算方法的探讨

在实际工程中 ,由于工程地质勘察报告一般都提供中风化或微风化岩的桩端极端阻力标准值 ,而岩石饱和单轴抗压强度实验取样较少 ,且实验数据离散性大 ,因此设计人员进行嵌岩桩设计时 ,习惯上直接采用“地质报告”所提供的桩端阻力 ,按JGJ94 - 94规范中非嵌岩桩计算公式计算 ,甚至有的直接用GBJ7- 89规范端承桩的公式进行单桩竖向承载力计算。既造成浪费 ,也不利于勘察设计水平的提高。1　中风化花岗岩设计参数分析　　笔者采集了既有中风化花岗岩极限端阻力标准值 ,又有岩石饱和单轴抗压强度标准值的地质报告进行数据分析 ,见表 1。　　由…     

Axial bearing capacity of socketed single cast-in-place piles

In this paper, a comparison is made of the axial bearing capacities estimated with pile load tests and empirical methods for seven rock-socketed single cast-in-place piles constructed in Turkey. The unconfined compressive strength of rock, obtained from pressuremeter tests, is used in the empirical correlations. It is commonly assumed that axial loads applied at the top of a socketed pile are transferred to the sides of the socket until a certain displacement is reached and that the end bearing capacity contributes only after this threshold displacement is exceeded. In practice, however, due to typically small displacements occurring in rock sockets, most, if not all, of the axial capacity is estimated to derive from the side shear. The limit displacement up to which the side frictional capacity of a socketed pile governs and the end bearing capacity starts mobilizing is examined, and no such threshold value is observed based on the findings of this study. Nevertheless, the bearing capacities obtained from the empirical correlations agree reasonably well with those calculated from pile load tests, when a systematic approach for estimating the threshold value from pile load tests is utilized and the unconfined compressive strength of socketed rocks can be estimated within reasonable accuracy applying actual field conditions.     

大直径软岩嵌岩桩侧阻性状实测分析

嵌岩桩的侧摩阻力发挥不但与桩端支承与桩周土性有关,同时还受其他众多因素影响。根据同一场地桩周土性差异不大,而桩底岩土强度有较明显区别的两根达极限承载状态的嵌岩桩试桩资料,分析桩周土侧阻发挥过程。结果表明:对于长径比较大的嵌岩桩,桩周土极限侧阻大小随桩端支承条件不同而改变,且侧阻沿桩身分布呈现两头大中间小的特点,此外上部土层对桩身中部土层的侧阻发挥有一定的影响。     

广东某电厂大直径嵌岩桩静载及阻力分布试验与分析

通过对大直径嵌岩桩静载与桩侧阻力、端阻力分布现场测试,分析讨论了嵌岩桩在荷载作用下的P-S关系特性以及端阻力、侧阻力分布规律,进而得到嵌岩桩荷载传递基本规律及承载力特征。     

嵌岩桩承载性状的有限元分析

在有限元分析的基础上 ,采用Duncan非线性弹性E -B模型对嵌岩桩垂直荷载作用下的承载性状作了较为全面的探讨。指出嵌岩桩确实存在着深度效应 ,当嵌岩达到一定深度后 ,继续增加嵌岩深度 ,对桩的承载能力的提高已不明显 ,甚至无助于承载能力的提高。并得出了嵌岩桩垂直承载力与基岩强度成指数关系的结论 ,强调桩底沉渣不仅增加嵌岩桩的平均侧阻力和桩身沉降 ,而且将显著提高桩侧岩层的局部应力。文中结论可为桩基工程的科研、设计和施工提供参考     

南京夹江大桥主塔基桩承载性状分析

 应用南京夹江大桥主塔两根试桩的大吨位静载荷试验成果,采用ANSYS有限元计算,对超长大直径嵌岩桩的承载性状进行分析,包括桩顶沉降、桩端阻和桩侧阻的分配与发挥,并对最佳嵌岩深度进行讨论。结果表明,超长大直径嵌岩桩一般为端承摩擦桩,桩端阻力不容忽视,当桩处于极限时,上覆土层的侧阻力已经发挥至极限,而嵌岩段阻力仍有一定潜力可挖。利用ANSYS模拟后发现,嵌岩段的侧阻力非线性特征明显,且呈现“两头大,中间小”的特征。同时,通过对不同嵌岩深度的研究,认为仅通过增加嵌岩深度来控制桩顶沉降作用不明显,软岩地区的嵌岩桩嵌岩深度可不必拘泥于规范所限的不大于5D。最后根据静载试验和有限元分析结果,对原设计提出了修改建议。     

大直径钻(冲)孔嵌岩灌注桩垂直承载性能的试验研究

通过二组大直径钻（冲）孔灌注桩的垂直静载试验,分析了大直径钻孔灌注嵌岩桩和非嵌岩桩的荷载传递规律和垂直承载力性状,并提供了一些岩土极限侧摩阻力和极限端阻力,供今后设计同类型桩时参考。     

乌江构皮滩水电站软基锚桩抗拔试验研究

在乌江构皮滩水电站水垫塘及边坡存在页岩、黏土岩、粉砂质黏土岩,且夹薄层泥灰岩和少量中细粒钙质砂岩,为典型的不均质软岩,为了克服运行期间的浮托力,设计采用1 200多根锚桩对该层软岩进行锚固,则锚桩的极限承载力、群桩的间距和锚固深度等3个主要指标需要通过原位试验确定。将地表变形测量和深部应力测量的一般方法应用于锚桩的径向变形和轴向应力影响范围测量,进行了5根锚桩抗拔试验,并设计了一套试验方法。通过研究不同边界条件下锚桩的破坏形式,确定了锚桩的极限承载力标准值。通过测试锚桩周围岩体铅直方向上抬变形沿径向的分布规律研究了锚桩对软岩的影响范围,确定群桩间距为12D(D为桩径),通过预埋钢筋计测试不同深度的应力大小,研究了锚桩深部应力的分布规律并确定了锚桩的锚固深度为42D。     

红层嵌岩桩承载性状试验研究

通过在红层的人工挖孔嵌岩桩中预埋测试元件,研究了嵌岩段端阻力和侧阻力的发挥与嵌岩比的关系,得出了最佳嵌岩深度和最大嵌岩深度,并从工程实践角度,用试验数据讨论了嵌岩深度的含义。讨论了用桩基规范推荐的公式计算红层中单桩极限承载力标准值的修正系数取值问题,初步给出了较为合理的取值。最后探讨了高应变动测法检测红层嵌岩桩承载力的可靠性,表明高应变动测结果较实际略有偏高。