随着我国西部地区基础建设大规模兴起,电力事业飞速发展,越来越多的输电线路在山区中走线。在工程实践中,规范方法已不能满足工程要求,对于输电线路“上土下岩”桩端嵌入基岩的桩基础抗拔承载力计算而言,其计算结果偏于保守,导致基础工程量偏大;或考虑嵌岩作用不合理,存在安全隐患。目前对于抗拔桩的研究主要是针对土层条件,为数不多的嵌岩抗拔桩研究也是基于特定条件下的现场试验,对于抗拔桩的设计计算主要是参考抗压桩的设计方法,引入抗拔系数,国内外的桩基标准中尚缺乏“上土下岩”嵌岩条件下桩基础的抗拔承载力设计方法。本论文依托国家电网项目昭化—广元牵引站220k V线路工程,进行了19根抗拔桩的现场破坏性真型试验和20根抗拔桩的离心模型试验,根据试验实测数据分析了嵌岩抗拔桩的承载特性,并分别提出了极限抗拔承载力的计算方法,研究了现场试验抗拔桩的荷载-位移曲线特征,分析了数学模型法、图解法和位移取值法用于确定风化砂岩中抗拔桩极限承载力的适用性。主要内容和结论如下:1.通过现场真型试验和离心模型试验对嵌岩抗拔短桩的破坏模式、桩身轴力分布、侧阻力分布、极限抗拔承载力影响因素等方面获得了清晰的认识。(1)离心模型试验发现等截面桩的岩土体破坏模式为圆柱形(静压入安装方法)和复合型(无干扰安装方法)两种,扩底桩的岩土体破坏模式皆为喇叭形。现场试验通过分析认为试桩与桩周岩土体发生相对滑移,桩周岩土体发生剪切或受压破坏。(2)桩身轴力的分布主要受岩土层性质和桩型的影响,岩层中桩身轴力衰减速率远高于上覆土层,扩大头部位的桩身轴力衰减速率高于等截面桩身段。极限荷载作用下,等截面桩桩身侧阻力峰值一般位于桩底以上1.0m范围内,扩底桩桩身侧阻力峰值则位于扩大头位置。离心模型试验中,等截面桩桩身侧阻力峰值点位于嵌入岩层1.0m范围内,扩底桩桩身侧阻力峰值点随着上拔荷载的增加从岩层表面不断下移,直至扩大头。在极限荷载下,等截面桩在岩层中桩身侧阻力整体上呈倒直角梯形,扩底桩呈直角梯形。(3)现场试验等截面桩的极限桩顶位移为桩径的1.3%～5.2%,平均值为3.0%(18.0～30.0mm),扩底桩的极限桩顶位移为桩径的0.6%～2.8%,平均值为1.9%(15.2mm);粉质黏土层、强风化砂岩层、中风化砂岩层极限相对位移分别为2.5～4.0mm、8～18mm和20～25mm。(4)现场试验和离心模型试验结果表明,等截面桩与扩底桩极限抗拔承载力随着嵌岩深度的增加呈近线性增大;等截面桩极限抗拔承载力随着桩径的增加呈近线性增大;扩底桩较之等截面桩,不仅显著提高了极限抗拔承载力,也大幅降低了极限桩顶位移;无干扰方法安装的试桩的极限抗拔承载力高于静压入安装方式或开挖回填安装方式。2.现场真型试验和离心模型试验的差异性使得试桩的破坏机理不同,得到了不同的岩土体破坏模式,本文基于两种试验的结果分别提出了极限抗拔承载力的计算方法。(1)基于离心模型试验的岩土体破坏模式提出假设模型,推导出了适用于完整岩石地层条件下等截面桩和扩底桩极限抗拔承载力的计算方法,等截面桩计算结果与离心模型试验结果相对误差为3.3%～8.4%,扩底桩计算结果与离心模型试验结果相对误差为0.5%～6.3%。(2)基于现场试验提出了计算风化砂岩层中等截面桩的圆柱形计算方法,该方法包含了桩侧阻力与桩身自重两个部分,等截面桩侧阻力两种取值方法的计算结果与试验值的平均误差分别为10.7%和20.3%,;提出了扩底桩分部计算方法,该方法包含了等截面桩身段侧阻力、扩大头锥形圆台侧面提供的抗力和桩身自重三个部分,扩底桩等截面段侧阻力两种取值方法的计算结果与试验值的平均误差分别为-0.6%和11.6%,说明本文提出的风化砂岩层中抗拔桩极限承载力计算方法较为合理。(3)基于现场试验等截面桩与扩底桩的承载和破坏机理,提出岩层中等截面桩身段极限侧阻力值与岩石抗剪切强度等效,或以岩石单轴抗压强度关系式f_r=0.227?_C~0.~5计算。风化砂岩层平均极限桩侧阻力与岩石单轴抗压强度?_C呈幂函数关系,与?_C~0.~5呈近线性关系。3.基于现场试验荷载-位移曲线,分别用数学模型法、图解法和位移取值法确定抗拔桩极限承载力,分析各方法对风化砂岩层中抗拔桩的适用性。(1)双曲线模型对风化砂岩层中等截面桩和扩底桩的上拔荷载-桩顶位移曲线拟合精度最高,等截面桩极限承载力预测值与实测值的比值在1.11～1.58之间,平均值为1.25,标准值为1.32;扩底桩极限承载力预测值与实测值的比值在1.16～1.45之间,平均值为1.27;或可以采用归一化荷载-位移曲线双曲线模型下限曲线函数计算风化砂岩层中抗拔桩的承载力。(2)双直线交点法取值结果为实测值的85.2%～98.5%,平均94.8%。(3)风化砂岩层中等截面抗拔短桩的极限位移量取25mm,扩底抗拔短桩的极限位移量取15～20mm。