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红砂岩嵌岩桩嵌岩段侧摩阻力特性研究

宫鹤  
【摘要】:近年来,红砂岩地区嵌岩桩应用越来越广泛,但由于试验和实测数据较少,使红砂岩地区嵌岩桩设计并不合理,如何确定红砂岩地区嵌岩桩嵌岩段侧摩阻力也成为工程界关注的问题。因此,对红砂岩嵌岩桩嵌岩段侧摩阻力进行深入研究就有非常重要的地域和工程实际意义。通过对国内外相关文献的查阅与思考,对现行的红砂岩嵌岩桩嵌岩段侧摩阻力确定方法进行整理、分析,发现国内外文献或规范提出的计算方法因未考虑相应参数(桩径、嵌岩深度、桩周岩石力学性能等)对红砂岩嵌岩桩嵌岩段侧摩阻力的影响,其计算结果都不尽合理;通过对模型试验数据的进一步研究表明:1)、地下水以及沉渣对嵌岩桩侧摩阻力的影响较大,桩岩相对位移在1~2mm时,侧摩阻力增加开始变缓,但不出现应变软化现象;2)、因红砂岩地区k值波动较大,线弹性-弹塑性模型不适用于红砂岩地区桩荷载传递的计算;为此。本文结合滑移-剪胀理论以及岩石强度计算理论,结合模型试验提出了红砂岩地区嵌岩段侧摩阻力的计算理论,与模型试验数据有较好的吻合。采用Flac3D软件进行数值模拟,根据模型试验中桩的设置方法,结合相似分析进行模拟桩的设置。对水环境作用、不同桩径、不同嵌岩深度及钻孔底部不同的清孔情况进行模拟,得出:红砂岩地区嵌岩桩最佳嵌岩比为1:5。桩侧阻力和桩岩相对位移的主要发挥区段集中在桩顶0.5D~1.0D;嵌岩比相同时,侧阻力和桩侧荷载分担比并不随着桩径的增加而增大,嵌岩比较小时,会出现桩端增强效应,随嵌岩比增大,这种效应会逐渐消失。地下水作用下桩身侧摩阻力可以按0.88倍无地下水作用时的桩身桩侧摩阻力进行计算。桩底沉渣的力学性能较差,桩作用荷载之后,桩岩相对位移快速发展,因此桩底清孔时应尽量彻底。通过对比模型试验和模拟试验中桩侧阻力的发挥速度及大小,提出岩石质量指标和完整性对桩侧阻力的发挥有显著的影响。


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