岩溶地基中水平受荷桩P-y曲线试验研究

摘要

我国的“一带一路”的总体规划，为铁路、公路、机场等建设的发展打开了更为广阔的空间。然而大量在建的基础建设又不可避免的穿越岩溶发育地区，复杂多变的岩溶地区给桩基的建设带来很大困难，特别是在地震多发地区，岩溶中的嵌岩桩在水平荷载作用下的研究就表现得尤为重要。现今已有许多关于溶洞自身稳定性以及岩溶对桩基础影响方面的文献，有的学者从结构力学的角度，把岩溶顶板模拟成悬臂、简支、固定梁板等力学模型来研究其嵌岩桩在竖向荷载作用下的承载特性，但鲜有研究其嵌岩桩在岩溶地基下水平荷载的受力特性。现行规范也未对此提供有效的设计计算方法。因此，对受岩溶影响的嵌岩桩在水平荷载作用下的承载特性研究具有实际的工程意义。
　　在查阅国内有关水平受荷桩模型试验研究文献的基础上，本文采用石膏、水泥、砂、土等不同材料组合的配合比来模拟岩溶地基土，结合相似理论来对室内模型试验进行设计。采用特殊的方式对溶洞进行加工处理，来模拟桩基在穿越溶洞和没有穿越溶洞这两种工况，并用挂篮砝码加载的方式对嵌岩桩进行水平单向加载。基于桩身应变值推导出桩身弯矩图、桩周土抗力图、桩身水平位移图，从而求得嵌岩桩在穿越溶洞和没有穿越溶洞这两种工况下的实测p-y曲线。把曲线与规范当中的硬黏土p-y曲线进行对比分析，结果发现，利用硬黏土p-y曲线的公式不宜用于岩溶地区桩基础的设计。然后根据其图形的发展趋势可以看出在穿越溶洞情况下桩基的p-y曲线比较符合双曲线函数，没有穿越溶洞情况下桩基的p-y曲线比较符合幂函数分布，并用经验公式对两种工况下的实测p-y曲线进行拟合，求得其修正系数和两种工况下的p-y曲线修正公式。研究表明，在穿越溶洞情况下，桩基的水平极限承载力会明显下降，用没有穿越溶洞的桩基p-y曲线来设计穿越溶洞桩基是不安全的，因此要结合实际情况来进行分析。上述研究为岩溶地基中水平受荷桩的计算分析提供有效的理论依据，同时也对其他特殊土质条件或其他工况环境下的桩基研究提供重要的参考。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 前言

1．1．1 岩溶分布及岩溶特点

1．1．2 岩溶发育条件及其规律

1．2 选题背景及研究意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 水平受荷桩受力特性研究现状

1．3．2 岩溶区溶洞对桩基承载特性的影响研究现状

1．3．3 桩基础室内模型试验研究现状

1．4 本文的研究内容

2 灰岩中单桩水平荷载模型试验

2．1 概述

2．2 试验材料的确定

2．2．1 模型桩材料的确定

2．2．2 地基岩层材料的选取及参数确定

2．3 桩基试验

2．3．1 模型实验箱

2．3．2 模型桩的布置

2．3．3 加载装置

2．3．4 数据采集装置

2．4 试验具体步骤

2．4．1 模型桩的制作

2．4．2 桩的埋设和溶洞的制作

2．5 试验加载方案

3 试验数据及其分析

3．1 桩顶荷载位移曲线

3．2 桩身弯矩

3．3 桩的土抗力曲线

3．4 桩身位移曲线

3．5 小结

4 岩溶地基p-y曲线的建立

4．1 概述

4．2 各种类型单桩p-y曲线模型的理论分析

4．2．1 粘性土中的p-y曲线

4．2．2 砂性土p-y曲线

4．2．3 其他类型的p-y曲线

4．3 实测p-y曲线

4．4 实测p-y曲线与硬粘土p-y曲线对比分析

4．5 建立理论p-y曲线

4．5．1 幂函数型的p-y曲线

4．5．2 双曲线型的p-y曲线

4．6 本章小结

5 岩溶地基两种工况对比分析

5．1 弯矩分析

5．2 土抗力分析

5．3 水平位移分析

5．4 实测p-y曲线比较分析

5．5 理论p-y曲线比较分析

5．5．1 1号桩理论p-y曲线与硬粘土p-y曲线比较

5．5．2 2号桩理论p-y曲线与硬粘土p-y曲线比较

5．5．3 1号桩理论p-y曲线与2号桩理论p-y曲线比较

5．6 小结

6 结论与展望

6．1 本论文的主要工作

6．2 对今后研究工作的展望

参考文献

攻读学位期间的主要学术成果

致谢