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1、1/56大直徑嵌巖樁承載機理與設計理論第四界“深基礎”會議東南大學匯報人：龔維明13801598300東南大學土木學院2/56目錄一、研究背景二、荷載傳遞機理分析三、理論研究四、室內(nèi)實驗研究五、現(xiàn)場原位試驗六、嵌巖樁承載力計算七、工程應用八、取得成果東南大學土木學院3/56嵌巖樁是指樁身一部分或全部埋設于巖石中的樁基礎。與其它樁基相比，嵌巖樁具有明顯的優(yōu)點，逐漸被廣泛地應用到各種重要的建筑、水利、橋梁工程中。 由于巖層種類繁多，巖石強度差異較大，嵌巖樁特別是大直徑深長嵌巖樁承載機理復雜，且很難進
2、行破壞試驗，諸多原因制約了人們對其承載性能認識。嵌巖樁定義：一、研究背景1研究背景東南大學土木學院4/56國內(nèi)大部分規(guī)范如建筑樁基08規(guī)范，公路橋涵07規(guī)范(鐵路)，都規(guī)定把嵌入中風化（未分化）巖層以上的樁稱之為嵌巖樁，全風化和強風化（中風化）按土層考慮，這一點相對于國外規(guī)范還有一定保守，國外規(guī)范一般規(guī)范都認為只要嵌入巖層的樁都是嵌巖樁，不管是嵌入強風化還是全風化巖層。國內(nèi)外對嵌巖樁定義的區(qū)別一、研究背景東南大學土木學院5重慶寸灘碼頭在土木工程基礎中，樁基礎的使用占70%以上。每年使用量約300
3、萬根以上。嵌巖樁是樁基礎的兩種形式之一。廣泛地應用到橋梁、建筑、港口、鐵路、水利工程中。南京德基廣場一、研究背景東南大學土木學院6/56部分重點工程青島海灣大橋重慶碼頭二期工程荊岳長江大橋潤揚長江大橋南京長江三橋西堠門跨海大橋重慶烏江特大橋南京紫峰大廈貴州壩陵河大橋黑瞎子島烏蘇大橋哈大客運專線南水北調(diào)中線潤揚長江大橋荊岳長江大橋一、研究背景東南大學土木學院7/56工業(yè)與民用建筑港口工程公路工程鐵路工程其他應用領域地鐵工程水利工程一、研究背景東南大學土木學院8/56隨著橋梁跨徑增大、房屋向超高發(fā)展
4、，嵌巖樁直徑及嵌巖深度越來越大。嵌巖樁發(fā)展趨勢烏江特大橋樁徑4.0m椒江二橋樁長136m紫峰大廈樁徑2.0m一、研究背景東南大學土木學院9/56超大直徑嵌巖樁的主要技術難題缺乏對超大直徑（d≥2m）嵌巖樁承載機理的研究。尺寸效應對樁基承載力的影響研究不足。雖對嵌巖樁的嵌巖深度做了必要的探討，但對目前采用的深嵌巖樁的承載特性缺乏分析?，F(xiàn)有樁基規(guī)范不足。一、研究背景東南大學土木學院10/56a）樁－土體系的荷載傳遞分析當豎向荷載施加于樁頂，樁身的上部首先受到壓縮而發(fā)生樁－土相對位移，使樁周土產(chǎn)生剪切
5、變形，于是樁周土在樁側(cè)界面產(chǎn)生向上的摩阻力,樁頂荷載通過摩擦力傳遞到周邊土層，荷載沿樁身向下傳遞的過程就是不斷克服這種摩阻力并通過它向土中擴散的過程。二、荷載傳遞機理2荷載傳遞機理東南大學土木學院11/56現(xiàn)有：僅與巖石單軸抗壓強度有關破壞機理：粘結(jié)-滑移-膨脹b）樁－巖體系的荷載傳遞分析自重引起法向應力徑向約束＋考慮：二、荷載傳遞機理東南大學土木學院12/56“滑移-剪脹機理”樁巖界面的粘聚力先發(fā)揮作用,樁巖之間將發(fā)生相對滑移。樁身在孔壁方向發(fā)生側(cè)向剪脹，提高樁巖的側(cè)阻力。隨著外荷載的增加，滑
6、移機制變?yōu)榧羟袡C制，此時孔徑不再膨脹。在樁巖界面發(fā)生剪切破壞前，樁側(cè)阻力達到峰值；發(fā)生剪切后的樁側(cè)阻力會有不同程度的降低。b）樁－巖體系的荷載傳遞分析二、荷載傳遞機理東南大學土木學院2021/7/25巖石名稱破碎砂質(zhì)粘土巖和細砂巖完整細砂巖完整石灰?guī)r和花崗巖δ巖(mm)43≤2相對位移τ－δ曲線中風化以上的巖層提供的側(cè)阻力要比土層高十幾倍，甚至幾十倍，達到極限所需的相對位移卻比土體要小的多。破碎巖體的δ約為粘性土的1/2，完整巖體約為粘性土的1/4。τ－δ曲線具有如下特征：1：τ達到極限值所需的
7、相對位移δ小于土層所需的δ；2：完整基巖中，摩阻力呈脆性破壞，τ由峰值減小到某一殘余強度。巖體發(fā)揮極限側(cè)阻的相對位移14/56基于Hoek-Brown嵌巖段樁-巖側(cè)阻力計算方法小孔擴張理論＋自重應力的算法樁側(cè)摩阻力分析模型二、荷載傳遞機理東南大學土木學院基于Hoek-Brown嵌巖段樁-巖側(cè)阻力計算方法通用Hoek-Brown準則σ1和σ2為破壞時大、小主應力，m和s為與巖體類型、完整性、風化程度等因素有關的常數(shù)GSI=RMR-5；mi(見附錄2)；RMR(%)(見附錄4)D(見附錄1)為巖塊的
8、擾動系數(shù)，σc為完整巖石的無側(cè)限抗壓強度，n與巖破碎程度有關的參數(shù)(n=0.5～0.65)(σ2=σ3)2021/7/25嵌巖樁樁端基巖的破壞模式樁直接支撐在基巖上，當基巖達到極限承載力時，樁端形成楔形體的破壞模式，圖中符號（1）類似于主動區(qū)，圖中符號(2)區(qū)為被動區(qū),樁端產(chǎn)生滑移和偏轉(zhuǎn)。當嵌巖比(HR/D)大于2時，當基巖達到極限承載力時，樁端產(chǎn)生沖切破壞,樁端下巖體破裂形成截錐塞(b)。(a)樁端直接支承在基巖上（b）嵌巖比大于217/56P破壞過程：分四個階段提出：基于三維Hoek-Bro
