软岩区域嵌岩桩侧阻力发挥机理及其室内模型试验研究

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1、工程硕士学位论文学校代号10532学号S1501W0073分类号TU473密级公开工程硕士学位论文软岩区域嵌岩桩侧阻力发挥机理及其室内模型试验研究学位申请人姓名夏柏杨培养单位土木工程学院导师姓名及职称赵明华教授刘义虎教授级高工学科专业建筑与土木工程研究方向桩基设计理论与应用论文提交日期2018年5月31日软岩区域嵌岩桩侧阻力发挥机理及其室内模型试验研究学校代号：10532学号：S1501W0073密级：公开湖南大学工程硕士学位论文软岩区域嵌岩桩侧阻力发挥机理及其室内模型试验国家自然科学基金

2、资助项目(51478178;51608540)学位申请人姓名：夏柏杨导师姓名及职称：赵明华教授刘义虎教授级高工培养单位：土木工程学院专业名称：建筑与土木工程论文提交日期：2018年5月31日论文答辩日期：2018年6月3日答辩委员会主席：陈昌富教授2工程硕士学位论文MechanismofLateralResistanceofRock-socketedPilesinWeakRockAreaandItsIndoorModelTestbyXIABoyangB.E.(HunanUniversity)20

3、14AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinArchitectureandCivilEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorZHAOMinghuaProfessorSeniorEngineerLIUYihuMay,2018软岩区域嵌岩桩侧阻力发挥机理及其室内模型试验研究

4、摘要随着西部山区交通建设的发展，大型桥梁建设需求日益增多，而嵌岩桩因其承载力高，沉降小，桩端不受外界环境影响等优点，在桥梁交通工程中得到了广泛的应用。但是由于嵌岩桩承载力高，现场试验中难以施加至破坏荷载，并且施工工艺复杂，对于嵌岩桩的荷载传递机理仍然不具有清晰的认识，从而使得在工程中难以挖掘嵌岩桩的承载潜能，既加大的施工难度，也导致了经济成本上的浪费。国内外很多研究证明，嵌岩桩的承载能力主要由嵌岩段的侧阻力提供，本文针对嵌岩灌注桩嵌入软弱岩层的工况，考虑桩岩界面的剪胀效应，采用常法向刚度边界条件

5、(CNS)模拟软岩对桩身的侧向变形约束，开展了模拟桩岩界面侧阻力发挥的室内的大尺寸直剪模型试验，并根据结果分析影响桩岩侧阻力发挥的因素，探讨了考虑粗糙体压缩的侧阻力计算公式，并基于此研究了桩身荷载传递的计算方法。首先，收集整理国内外有关嵌岩桩的文献资料，了解国内外关于界面剪切的理论机理，深刻理解国外相关室内模型试验方案。设计试验仪器和试验方案，对试样的粗糙度进行合理的设计，将桩-岩接触面的粗糙体简化为规则的三角形锯齿，根据不同的半波长分别制作了砂岩和混凝土试样，进行了常法向刚度下的剪切试验，得到

6、了剪切荷载、剪切位移、法向荷载和法向位移之间的关系曲线。其次，试验结果表明，软岩锯齿的法向剪胀角随着剪切位移的增加呈现非线性的减小，且界面抗剪强度的发挥与法向约束刚度、粗糙体半波长和剪切位移等密切相关；同时，在考虑接触面软岩锯齿的弹性压缩对界面剪胀角影响的基础上，采用幂函数拟合了软岩抗剪强度的经验关系式。将试验结果与现有理论模型结果相比，表明了现有模型忽略桩岩界面剪胀角的非线性变化将高估嵌岩灌注桩侧阻力的发挥。最后，将本文建立的荷载传递函数与某试桩的现场资料进行对比，验证了荷载传递函数的适用性。

7、在本文为的基础上，后续研究可以考虑各个因素对非线性压缩做出的影响。关键词：桩岩界面；常法向刚度直剪试验；剪胀效应；界面粗糙；荷载传递II工程硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentoftrafficconstructioninthewesternmountainousareas,thedemandforlarge-scalebridgeconstructionisincreasingdaybyday.Rock-socketedpileshavebeenwidelyused

8、inbridgeprojectsduetotheirhighbearingcapacity,smallsettlement,andthefactthatthepileendsarenotaffectedbyenvironmentalfactors.However,duetothehighbearingcapacityoftherock-socketedpiles,itisdifficulttoapplytheloadtothefailureloadinthefieldtest,andthecon