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强风化炭质灰岩中桩侧后注浆灌注桩承载性能研究

强风化炭质灰岩中桩侧后注浆灌注桩承载性能研究

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作者：沈仁良广州大学

学位级别：硕士

强风化岩的性质具有多样性,在注浆效果上也呈现出显著的差异性。然而,现行规范往往仅提供类似“强风化岩”这种一般性分类的经验取值范围。为确保工程的安全性,设计者不得不采用较为保守的策略,这在一定程度上牺牲了经济效益。因此,完... 详细信息

强风化岩的性质具有多样性,在注浆效果上也呈现出显著的差异性。然而,现行规范往往仅提供类似“强风化岩”这种一般性分类的经验取值范围。为确保工程的安全性,设计者不得不采用较为保守的策略,这在一定程度上牺牲了经济效益。因此,完善各类土层在不同施工工艺下的承载性能表现情况,对土木工程行业的发展至关重要。本文结合广州白云某项目,设计了四根不同桩径的试桩进行桩侧后注浆对比试验,探究了竖向荷载作用下强风化炭质灰岩环境中桩侧后注浆灌注桩的沉降、轴力、侧阻力等承载性能变化规律,主要研究内容和结论如下:（1）为了探究强风化炭质灰岩中桩侧后注浆对不同桩径灌注桩承载性能的影响,结合传感器埋设方案选取研究进行了静载试验和桩身内力测试试验,对四根试桩的桩顶沉降和桩身轴力进行分析,分析表明:1)相比于桩径1.2m的普通混凝土灌注桩,截面积变为1.56倍沉降减小33.8%,桩侧后注浆沉降减小37.8%,增大桩径同时桩侧后注浆沉降减小64.4%,桩侧后注浆对沉降的控制效果与截面积变为1.56倍相近,而在增大桩径的同时桩侧后注浆能更大程度减小沉降,但两者共同作用存在折减效果。2)对比1.2m和1.5m桩径的桩侧后注浆效果发现,增大桩径能使桩侧后注浆的沉降控制效果小幅度增强。3)强风化炭质灰岩桩侧后注浆可改变桩端和桩侧阻力的比例关系,使桩侧阻力占比增加,且其受桩径影响较小。（2）为了探究强风化炭质灰岩中桩侧后注浆灌注桩侧阻机理,利用ANSYS有限元分析软件对试桩的侧阻力情况进行了研究,研究结果表明:1)强风化炭质灰岩的桩侧后注浆增强系数可以在2.0～2.5范围内取值。2)强风化炭质灰岩发挥侧阻力作用所需土层厚度约为2倍桩径,若土层厚度未达到2倍桩径,可按线性内插法取值。3)普通灌注桩的桩侧阻力占桩顶荷载比例随着荷载的增加呈现先增大后减小的趋势,而桩侧后注浆灌的桩侧阻力占桩顶荷载比例随着荷载的增加整体变化较为平稳。4)与1.2m桩径的普通灌注桩相比,1.5m桩径普通灌注桩因沉降减小而导致桩侧阻力减小,1.2m桩径灌注桩桩侧后注浆时会因单位侧阻增加而导致桩侧阻力增大,而1.5m桩径灌注桩桩侧后注浆与1.2m桩径灌注桩桩侧后注浆桩侧阻力发挥基本一致。（3）为了研究竖向荷载作用下各关键因素对强风化炭质灰岩的承载性能影响,建立了41个模型对土体压力敏感参数α、屈服应力σy（εpl）以及桩长径比进行分析,分析结果表明:1)强风化炭质灰岩中桩侧后注浆可以增强土体的压力敏感参数α和屈服应力σy（εpl）,从而减小桩顶沉降。其中,压力敏感参数α影响效果会随着参数的增大而逐渐减弱,而屈服应力σy（εpl）基本呈线性变化,且压力敏感参数α对沉降的影响效果要明显大于屈服应力σy（εpl）。2)在考虑桩侧后注浆仅影响土体的压力敏感参数α和屈服应力σy（εpl）的情况下,压力敏感参数α和屈服应力σy（εpl）越大,桩侧后注浆对承载力的提升效果越差。3)随着长径比的增加,普通灌注桩沉降呈线性增加,而桩侧后注浆灌注桩沉降的增加速率会减小。随着长径比的增加,普通灌注桩和桩侧后注浆灌注桩之间的沉降差值和沉降减小幅度先减小后增大,但前者在长径比为26.67处最小,后者最小值则出现在长径比为40处。

关键词：桩侧后注浆桩桩身内力测试静载试验承载性能强风化炭质灰岩

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