青岛地区风化岩地基的工程性质研究

摘要

风化岩在我国分布较为广泛，各地风化层厚度不一、工程地质性质特殊。以往研究重点集中在对具体工程或场地的风化层分带方案、指标研究、风化特征分析、工程地质特性研究和残积土成因上，对风化岩地基的岩土工程特性研究较少。 本文收集、整理、分析大量文献资料，总结了前人的研究成果，在此基础上结合现场试验，对青岛地区风化岩地基的一些工程特性进行了初步研究。主要取得了如下认识和成果： 1.青岛地区风化岩埋藏浅，埋深变化大，局部地段岩体风化程度不均一，但完整性较好，稳定性较高，压缩性低，承载力高。 2.对强风化岩上人工挖孔灌注短桩进行了大型竖向静载试验：(1)桩端位于强风化岩上的人工挖孔灌注短桩承载力较高，沉降较小。桩长仅 2.18m (桩径为0.9m) 的超短桩在承受4500kN荷载时的桩顶沉降只有22.6mm。通过对试验桩进行水平承载力计算，最短的嵌岩桩水平承载力也达到了75.3 kN，无论竖向承载力还是水平承载力都可满足建筑物的要求。(2)对于长细比 L/D≤5～7的嵌岩桩，经推算桩端阻力占总承载力的77.5～88.1％，在设计时可不计桩侧摩阻力，仅作为安全储备。(3)建议青岛地区风化岩地基上的人工挖孔桩最短桩长可取2.5m；入岩深度对于破碎岩体、软质岩体宜为1～2倍桩径，对于中风化、微风化和未风化的新鲜岩体不易小于0.5m；桩径宜大于800mm，更能发挥桩端岩体高承载力的特性。 3.对中风化岩中3根设有测试元件的抗浮锚杆进行了破坏性拉拔试验：(1)中风化花岗岩中的锚杆承受拉力时，并非锚固段全长受力，抗拔力不随锚固段长度的增加而显著增加。(2)根据试验结果确定出有效锚固段长度约为2.0 m，考虑岩层地质构造的局部差异和不规则性，以及锚杆设计的细部差异及施工方法的不同，建议锚固段设计长度取2.5～4.0 m。(3)试验得出中风化花岗岩中抗浮锚杆的极限抗拔力，进而得出了中风化花岗岩与锚杆之间的平均极限粘结力为439 kPa，对比发现岩体与锚杆之间的粘结力具有区域差异性。 风化岩的工程性质颇多，本文只是进行了部分研究。然而这些研究都是取自于工程热点问题，对工程实践的指导意义较大。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题的提出

1.2国内外研究现状

1.2.1国内外对风化岩地基上的桩基础研究

1.2.2国内外对风化岩地基中抗浮锚杆的研究

1.3本文研究的主要内容及目的

1.3.1研究的主要内容

1.3.2研究目的

1.4青岛地区风化岩地基在工程应用中存在的问题

1.4.1桩基础方面

1.4.2抗浮锚杆方面

1.5本文研究的方法步骤和研究意义

1.5.1研究的方法步骤

1.5.2研究意义

第2章青岛地区风化岩工程特性

2.1地形、地貌

2.2地下水特征

2.3区域地质构造

2.4风化岩类型及其分布特征

2.5岩体风化带划分

2.5.1强风化带

2.5.2中风化带

2.5.3微风化带—未风化带

2.6青岛地区风化岩性质

2.6.1岩石的风化形式

2.6.2风化岩岩石组成

2.6.3风化岩工程力学特性

2.7风化岩作为工程地基的可行性分析

2.8本章小结

第3章风化岩地基上桩的承载性状研究

3.1概述

3.1.1岩基上常用的基础形式

3.1.2对嵌岩桩的界定

3.1.3短桩的界定

3.2嵌岩桩的竖向荷载传递机理分析

3.2.1桩端岩石的强度准则

3.2.2桩端岩石的破坏过程

3.2.3嵌岩桩的荷载传递机理

3.2.4嵌岩桩桩侧摩阻力的计算

3.2.5嵌岩桩桩端阻力的计算

3.2.6嵌岩桩的竖向承载力确定方法

3.3水平荷载作用下嵌岩桩承载机理分析

3.3.1水平荷载作用下桩的破坏模式

3.3.2水平荷载作用下桩的受力机理分析

3.3.3桩的水平荷载计算方法

3.4本章小结

第4章风化岩地基上短桩的试验研究

4.1工程地质概况

4.2试验方案与方法

4.2.1试验设备

4.2.2试验方法

4.3试验结果分析

4.3.1 Q-s曲线及承载力分析

4.3.2桩的端阻力和侧摩阻力分析

4.4桩的水平承载力分析

4.5最短桩长的确定

4.6人工挖孔灌注短桩的优越性分析

4.7本章小结

第5章风化岩地基上抗浮锚杆的试验研究

5.1岩土锚杆的定义和主要类型

5.1.1岩土锚杆的定义

5.1.2岩土锚杆的主要类型

5.2抗浮锚杆的锚固机理及主要破坏形式

5.2.1抗浮锚杆的锚固机理

5.2.2锚杆的主要的破坏形式

5.3风化岩地基上抗浮锚杆的试验研究

5.3.1试验场地工程地质概况

5.3.2试验方法

5.3.3试验结果

5.4试验结果分析

5.4.1锚头位移的变化情况

5.4.2轴力的分布规律

5.4.3摩阻力的分布规律

5.5本章小结

第6章结论与建议

6.1结论

6.2对进一步研究工作的建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作

致 谢