傾斜岩層面的軟岩嵌岩群樁承載機理研究

《傾斜岩層面的軟岩嵌岩群樁承載機理研究》是依託武漢大學，由傅旭東擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：傾斜岩層面的軟岩嵌岩群樁承載機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：傅旭東
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

橋樑、渡槽基礎往往採用大直徑嵌岩樁，其基岩軟弱且岩面傾斜。傾斜岩面軟岩嵌岩群樁存在沿岩面滑移、群樁擠擴壓屈、不均勻沉降等問題；由於持力層性質差、岩面傾斜、基樁非等長、樁-岩界面特殊、荷載條件複雜等因素，該群樁的承載機理需進行系統深入的研究。本項目引入CT掃描技術進行嵌岩樁模型試驗，實現變形及發展的可視化，從細觀角度揭示嵌固機理；採用擴孔理論研究軟岩嵌岩樁的承載機理和應力路徑，建立其極限承載力的計算公式；進行軟岩應力路徑三軸、動力三軸和樁-岩接觸特性等試驗，建立軟岩的靜動力本構模型、樁-岩界面本構模型；進行群樁離心模型試驗和振動台模型試驗，考慮承台-群樁-岩土體非線性共同作用，研究傾斜岩層面的軟岩嵌岩群樁的承載機理與破壞模式、動力特性與地震回響。綜合模型試驗、理論分析和數值模擬結果，提出傾斜岩層面的軟岩嵌岩群樁的設計計算方法、承載力與沉降雙控設計準則、加固與減震措施，並在實際工程中推廣套用。

結題摘要

嵌岩樁廣泛套用於高層建築、大跨度橋樑以及海洋石油鑽井平台等工程中，具有承載力高、沉降小和抗震性能好等優點。軟岩在世界範圍內分布普遍，工程中也大量採用了軟岩嵌岩樁基礎，並且其中很多基礎持力岩層的頂面是傾斜的。本項目通過單元試驗、室內模型試驗、CT掃描可視化、振動台試驗、理論分析和數值模擬等手段，開展了軟岩力學特性、樁端承載機理、樁側界面特性、單樁豎向承載特性、群樁承載特性和沉降計算、群樁地震回響等方面的研究。研究結果表明，樁基承載力隨著嵌岩樁徑、嵌岩深度、上覆壓力的增大而增大；隨著樁頂荷載增大，樁側摩阻力自上而下逐步發揮，樁端荷載分擔比例逐漸增大，樁身側摩阻力近似呈R型分布；樁身平均側摩阻力隨著樁頂位移的增加而增大，基本呈雙曲線關係。根據樁-岩界面試驗，提出了考慮樁-岩界面咬合、磨損作用的界面本構模型。CT掃描試驗從細觀角度揭示了樁端軟岩的破壞模式為球孔擴張模式，樁端下軟岩壓密區範圍為樁端深度方向1.2d～1.3d。採用球孔擴張理論研究軟岩嵌岩樁的承載機理，提出了極限承載力的計算公式。開展了群樁模型試驗和振動台模型試驗，綜合模型試驗、理論分析和數值模擬，提出了傾斜岩層面的軟岩嵌岩群樁的沉降計算方法、承載力與沉降雙控設計準則、加固和減震措施。該項目的研究成果具有較大的理論價值和實用價值。