高原库区软岩嵌岩桩竖向承载力性能研究.doc

分类号 /.6 单位代码 10618
密级学号 10913001
硕士学位论文
论文题目: 高原库区软岩嵌岩桩竖向承载力性能研究
Axial Bearing Capacity of Piles Socketed
in Weak Rock in Plateau Reservoir

研究生姓名: 李克森
导师姓名、职称: 周世良教授
申请学位门类: 工学硕士
专业名称: 水工结构工程
论文答辩日期: 2012年05月15日
学位授予单位: 重庆交通大学
答辩委员会主席: 董荧
评阅人: 董荧
李怡
年月
重庆交通大学学位论文原创性声明
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学位论文作者签名: 日期: 年月日
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学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 年月日日期: 年月日
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学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 年月日日期: 年月日
摘要
随着云南高原库区港口工程建设的开展,软岩嵌岩桩在水库周期性水位变动导致库岸软岩地基的工程力学特性发生较大变化的条件下,其承载力特性的长期有效性成为港口工程建设中的关键问题。通过相似分析、试验规划、现场采样、配合比试验和优化设计确定地基和桩基模型的相关参数,制作地基和桩基模型,对四种不同工况地基模型下的桩基竖向承载特性进行试验研究,模型试验采用慢速维持荷载法加载,应变计测量桩身应变,荷载传感器测读桩端荷载。结合物理模型实测数据,采用数值模拟分析了三种工况下不同嵌岩深度与不同桩径桩基竖向承载力、桩侧摩阻力和桩端阻力的变化趋势,文章还对四种规范的嵌岩桩计算方法做了对比分析,得出了如下结论:
首先由物理模型试验可得,随着岩石强度的降低,桩基竖向承载力逐渐降低,减少幅度由小变大,与软岩由快到慢的劣化趋势相反。桩侧摩阻力达到极限时模型桩产生的位移极小,其变化趋势与总承载力变化趋势相同。桩端阻力的发挥晚于桩侧摩阻力的发挥,其发挥程度受到桩端砂垫层的影响。提出了把桩端阻力占桩顶荷载接近某一比例时的桩顶荷载作为嵌岩桩的极限承载力的软岩嵌岩桩极限承载力确定方法。
软岩嵌岩桩数值模拟结果表明:桩侧摩阻力的分布模式随嵌岩深度的不同而改变;当嵌岩深度超过一定值后继续增加桩的嵌岩深度对增加其竖向承载力作用不显著;桩径的增加则可以显著增加其承载力并减小桩顶位移;桩侧单位摩阻力的发挥水平随着桩径的增加而降低。
不同类型,不同强度等级的岩石参数对规范计算结果影响显著,建议规范区分岩石的不同类型与不同单轴抗压强度,合理选择桩侧摩阻力与桩端阻力系数。最后提出了高原库区水下软岩嵌岩桩设计要求、竖向承载能力确定方法以及长期承载性能评价方法。
关键词:模型试验;软岩嵌岩桩;承载特性;桩侧摩阻力;荷载试验;数值模拟
ABSTRACT
The port of Funing is located in plateau, in which the terrain plex. On the surface there are a lot weaker rocks with developing cracks and poor stability. With the cyclic water level’s fluctuation in reservoir, the mechanic properties of soft rock may vary significantly so as to affect the long-term bearing