考虑桩—岩相互作用的红层泥岩桩基承载力计算方法研究

作     者：徐亚辉 

作者单位：西南石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡启军

授予年度：2016年

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：红层泥岩 桩-岩相互作用 泥皮 桩-岩接触面 承载性状 

摘      要：桩基承载力的核心问题是桩-土相互作用问题,然而,现阶段,对于泥岩与结构接触面剪切特性的研究极少,已有的粗粒土、砂土等土质与桩相互作用机理又不适于拿来用于红层泥岩地层。而泥皮是影响桩-岩相互作用的重要因素,泥皮夹在钻孔灌注桩与桩侧土层之间,形成一薄弱夹层,由于其压缩性高、抗剪强度低等特点,常常是导致桩侧摩阻力降低的主要因素。为解决这一实际工程问题,论文拟从桩-岩相互作用机理出发,结合室内土工参数试验、桩-岩接触面直剪试验,得到红层泥岩桩侧泥皮土物理力学参数和桩-岩接触面剪切特性及其本构,然后采用有限差分软件建立正常桩和含泥皮桩基数值模型,研究泥皮效应对红层泥岩桩基承载性状的影响,并对含泥皮红层泥岩桩基承载力公式进行修正。具体包括以下几个方面研究内容：(1)通过采集红层泥岩试样与制作混凝土试块,进行室内大型桩-岩接触面剪切试验,对试验结果进行分析得到桩-岩接触面剪切破坏特性,并根据接触面剪切试验结果,建立红层泥岩桩-岩接触面本构模型,并推导出其本构方程：(2)通过分析泥皮形成机理,对红层泥岩桩侧泥皮土进行取样并进行室内土工参数试验,得到红层泥岩桩侧泥皮土物理力学参数,主要为后续建模提供泥皮参数。调研现有文献并统计其它地层及泥皮土的物理力学参数,分析泥皮土性状与原状土的差异。(3)利用FLAC3D有限差分软件,建立考虑岩桩-岩接触面本构的红层泥岩单桩静载试验模型,首先,分析不同桩长情况下,正常桩基与含泥皮桩基承载特性;然后对含泥皮桩基静载试验进行参数敏感性分析,主要研究了泥皮厚度、泥皮弹性模量、泥皮粘聚力、泥皮内摩擦角等因素对含泥皮红层泥岩桩基承载性状的影响。(4)通过数值模拟分析结果,分析了泥皮各因素变化对桩基承载性状的影响,提出泥皮厚度桩基侧摩阻力修正系数,对规范桩基承载力计算公式进行修正：目前,随着桩基工程的大规模开展,关于泥皮缺陷桩承载性状的问题越来越受到重视,本论文研究成果对实际桩基工程中的含泥皮红层泥岩桩基设计有一定的参考价值。