昔格达岩层中灌注桩的横向承载特性研究

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本论文主要根据西部交通科研项目“昔格达地层公路修建技术研究”子课题:“昔格达地层桩基承载性能试验研究”和“昔格达地层中抗滑桩工作性能研究”,并在参考昔格达地层中灌注桩现有研究的基础上,通过室内土工试验、现场静载试验和理论计算对昔格达地层中灌注桩横向承载特性进行了比较系统的研究工作。首先,依据攀枝花地区新九试桩工地的两根圆桩和安宁河流域的永郎试桩工地的两根方桩的室内土工试验和现场桩孔开挖资料,分析得出:昔格达组岩层虽然经历了一定的成岩作用,但比起前四系的成岩程度差别较大,因而强度较低。而且该岩层长时间暴露于空气中将会风化,导致承载力下降。其次,昔格达岩层中,桩身弯矩和桩侧土抗力在水平荷载作用下沿着桩的埋深向下逐渐增大,在桩埋深2d~3d左右时出现最大值。接着随深度继续增加很快衰减变小。但在较大深度时仍然存在弯矩和土抗力,其分布形式与砂土地基中水平承载灌注桩内力分布相似,与嵌入基岩中的桩差别较大。另外,从昔格达岩层中灌注桩横向土抗力在不同荷载下的分布规律可以看出上部土层对桩的弯矩和横向抗力起主要作用。再次,运用地基系数的两种分布形式常数法和m法对两组试验桩进行内力检算,结果表明:(1)攀枝花地区新九试桩工点和安宁河流域永郎试桩工点虽然土的强度和特性有一定差别,在采用m法检算时,计算出的桩身内力与实测比较吻合,因此该方法在两个地区均可应用。采用常数法计算桩身内力时,弯矩和位移能与实测吻合较好,但土抗力分布差别较大。(2)新九两根试桩根据实测资料试桩在临界荷载时取值m=30MN/m~4,永郎两根试桩取值m=110MN/m~4。对照《公路桥涵地基与基础设计规范》(TJT024—85),m=30MN/m~4属于坚硬半坚硬粘性土、粗砂的地基系数范围;m=110MN/m~4属于密实卵石夹粗砂、密实漂卵石的地基系数范围。因而,新九昔格达岩层的横向抗力特性与硬塑粘性土相当,永郎昔格达岩层的横向抗力特性与密实卵石夹粗砂、密实漂卵石相当。(3)昔格达岩层中灌注桩采用m法计算时,采用“桩顶为自由,桩底支承在非岩石类土或基岩面上的单桩”假设比较符合实际。(4)在不同的荷载作用下、不同的截面形式试验得出的m值不同。最后,运用FLAC有限差分软件对试桩进行建模计算。在昔格达岩层中,运用数值计算时桩采用弹性模型,昔格达岩层采用摩尔—库仑本构模型计算,材料参数主要依试验结果确定。计算结果在一定程度上反映了实测结果,说明有限差分法作为检算昔格达岩层中水平承载灌注桩的内力的辅助设计工具还是可取的。
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