嵌岩桩嵌岩段侧摩阻力理论与试验研究

作     者：蔡旺 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郭伟

授予年度：2020年

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

主      题：嵌岩桩 侧摩阻力 DDA 数据库 

摘      要：近年来海上大跨桥梁和港口等工程施工对桩基础承载力要求逐年增加。嵌岩桩具有承载力高、沉降量小等优点,已经成为了常见的基础形式之一。然而,由于桩-岩作用十分复杂,目前对于嵌岩桩承载力的评估大多采用经验公式。理论研究和工程实践表明,影响嵌岩桩承载能力的因素有很多,主要有桩径(D)、桩长(L)、嵌岩深度(Ls)、长径比(L/D)、嵌岩深度和直径的比(Ls/D)、岩石强度(UCS)、岩石风化程度、接触面粗糙度等。本文在总结前人试验及理论研究成果的基础上,开展模型试验和数值模拟对嵌岩桩侧摩阻力影响因素进行了研究,利用数据库数据对各种因素的影响比重进行了相关度分析,并对嵌岩桩承载机理进行了研究,得到了嵌岩桩侧摩阻力解析解。主要研究内容和创新点如下:(1)设计并实施了忽略端阻的嵌岩直桩竖向承载力模型试验,揭示了嵌岩深度、桩体刚度、嵌岩段岩石节理条件对嵌岩桩承载力、侧摩阻力的影响规律。(2)通过收集一系列已发表嵌岩桩承载力数据,建立了数据库,与前人提出的公式进行了比较,得出了目前计算相对准确的公式,同时利用灰色关联度分析的方法对多种因素对总承载力和侧摩阻力的影响进行分析,得到了不同因素的影响比重。(3)采用非连续变形分析法(DDA)对嵌岩桩承载力进行计算,通过与模型试验结果的对比,验证了 DDA计算结果的正确性,研究了嵌岩深度、桩体刚度、接触面属性和节理条件对嵌岩桩侧摩阻力的影响。(4)对嵌岩桩承载机理进行了理论分析,在忽略端阻情况下对桩土/岩接触面作用机理进行了研究,得出了在竖向荷载作用下,均质岩层中和岩-土两层中嵌岩桩承载力、桩身轴力、侧摩阻力的解析解。通过与模型试验和前人现场试验结果比较,验证了理论的正确性。