软岩钻孔灌注桩承载力的数值模拟

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1、第39卷第3期中国地质Vo1-39．NO．32012年6月GEoL0GYINCHINAJun．，2012软岩钻孔灌注桩承载力的数值模拟高长岭1李荣峰1柴建峰2(1．江苏省水文地质工程地质勘察院，江苏淮安223001；2．中国黄金集团建设有限公司，北京100101)提要：如何确定软岩地区钻孔灌注桩的承载力是一个复杂而又亟待解决的问题。本文以南京长江三桥软岩钻孔灌注桩为例，利用数值模拟法(FLAC3D模拟分析)，模拟南京长江三桥软岩钻孔灌注桩逐级加载后的受力性状，根据得到的桩周土岩的应力场、位移场及破坏区的分布和扩展，确定软岩钻孔灌注桩的极限承载力。将数值模拟结果和自平衡

2、测试结果进行比较．笔者发现两者吻合较好。关键词：软岩；钻孑L灌注桩；极限承载力；南京长江三桥；数值模拟中图分类号：P642．3文献标志码：A文章编号：1000—3657(2012)03—0835-08随着中国国民经济的高速稳定发展．城市和交的中粗砂、砾砂及卵砾石为主．为长江古河道沉积；通等领域的建设也随之高速跨越式发展．建构筑物白垩系上统浦口组(K2p)：以泥岩为主，棕褐一棕红的规模加大．对单桩承载力要求也越来越大。而在中色，以岩性软弱多夹石膏脉为特征，具近水平层理，国华东地区。如江苏、江西和安徽等地，普遍发育着呈饼状．可分全风化、强风化、弱风化、微风化4个风以红色碎

3、屑岩沉积为主的泥质软岩．岩性主要为泥化级别岩和泥质粉砂岩等，强度较低．为提高承载力，灌注土体划分为3个工程地质层，层号①～③，据岩桩嵌入岩石深度越来越大如何确定软岩地区钻孔性特征又细分为若干亚层：自垩系泥岩划分为第④灌注桩的桩基承载力．是一个值得深入研究的课题。工程地质层．对应于全风化、强风化、弱风化和微风本文以南京长江三桥软岩钻孑L灌注桩为例．采用数化．进一步分为不同的亚层。试桩处各土体工程地质值模拟方法(FLAC3D模拟分析1结合自平衡测试成层物理力学性质指标统计表成果见表1，岩层物理果和勘察成果．研究了软岩地区钻孑L灌注承载力的力学指标统计成果见表2。确定方法．

4、对软岩地区岩土工程勘察及桩基设计具2自平衡测试结果及分析有一定的现实意义南京长江第三大桥的2号试桩进行了自平衡测1场地工程地质条件试2号试桩桩顶标高～40．00m．桩底标高一90．00南京长江第三大桥位于南京长江大桥上游约ii1．桩直径2．0m，外、内护筒底标高均为一45．00rn，19km处，全长4744m，由主桥和引桥两部分组成，荷载箱位于一81．00ITI。弹性模量试验，得到E=3．18x其中主桥长1284m．设计为双塔双柱钢箱梁斜拉104Mpa自平衡法试验原理如图1所示。桥，主跨648m：引桥长3460m，其中南引桥长680测试时设计加载值2x33000kN。

5、每级加载为rn，北引桥长2780rn．桥宽32m。大桥的基础采用极限承载力的1／15．第一级按两倍荷载分级加载。钻孔灌注桩．持力层白垩系浦口组泥岩。实际加载至2x47710kN(资料来源于东南大学的桥位区属下扬子地层区．宁镇一江浦地层小区试桩报告)。测试过程一切正常，Q—s曲线呈缓变型。揭露地层主要为第四系全新统(Q)：以亚粘土、淤实测结果见表3~4及图2。泥质亚粘土、粉细砂为主；上更新统(Q)：以粗颗粒采用等效转换方法(江苏省地方标准《桩承载力收稿日期：2012—02—17；改回日期：2012—04-28作者简介：高长岭，男，1965年生，高级工程师，主要从事工程地

6、质研究工作；E—mail：ggccll@vip．sohu．com。中国地质2012拄表1各土体工程地质层物理力学性质指标Table1Indexesofphysicalandmechanicalcharacterofsoilstrata表2各岩层物理力学指标Table2Indexesofphysicalandmechanicalcharacterofrockstrata位移传感嚣算机采謇系统／●巍粱一’一篮．●．f；I一油管舡邪载躲l系缅‘．．：⋯●I⋯：b‘‘．：．J、、、＼Q，·●I-＼＼＼一一荷载稽．下段桩叶嚣l}S一r图1自平衡法试验原理示意图Fig．1Sket

7、chofse]~-balancedtestprinciple自平衡测试技术规范》)，根据已测得的各土层摩阻3试桩的FLAC3D模拟分析力一位移曲线，转换至筒底(一45．O0m)，转换曲线见图3，其结果如表5所示。2号试桩有效桩长的极限3．1FLAC软件简介承载力取等效转换方法计算结果为93780kN．其FLAC3D(FastLagrangianAnalysisofContinua)中桩端阻力为17333kN，占18．5％．桩侧摩阻力为软件是由美国ItascaConsultingGroup。Inc．为地质76448kN，占81．5％。工程应用而开发的连