岩溶区溶洞型桩基承载机理及溶腔整治技术研究
发布时间：2020-08-24 09:35
【摘要】：岩溶区桩基设计及施工时,遇到溶洞顶板厚度不满足设计及规范要求情况,桩基需穿过溶洞并嵌入溶洞底板一定的深度,即“溶洞型桩基”。由于溶洞的存在,导致溶洞型桩基的“地层-桩基-溶洞”系统的破坏模式、荷载传递规律等与常规嵌岩桩存在一定的差异,目前溶洞顶板临界厚度的确定、溶洞型桩基承载机理及计算方法等尚不完善,且保证溶洞型桩基机械成孔施工顺利进行的溶腔整治效果也不理想。针对以上问题,论文以岩溶区某工程建设项目为依托,系统开展了岩溶区溶洞型桩基承载机理及溶腔整治技术的研究,主要的研究内容与结论如下:(1)建立了单桩桩端溶洞顶板冲切破坏模式,提出了采用“临界厚径比(即:溶洞顶板厚度与桩基直径之比)”确定溶洞顶板安全厚度的概念,推导了不同岩石单轴抗压强度折减系数条件下的厚径比与岩石软硬程度、岩体质量综合评分的关系公式,计算得出了不同岩体基本质量等级下的临界厚径比,即岩体基本质量级别为I级时2.5,岩体基本质量级别为II级时2.5～3.0,岩体基本质量级别为III级时3.0～3.8,岩体基本质量级别为IV时3.8～5.0。(2)通过数值计算,分析了单层、多层溶洞型桩基“地层-桩基-溶洞”系统的破坏模式,其中单层溶洞型桩基破坏模式为:溶洞顶板张拉破坏、桩周土体剪切破坏、桩端岩体挤压剪切破坏,前两种破坏模式发生在后者之前;多层溶洞型桩基呈现渐进破坏的特性,破坏模式可分为三类,即:单层顶板破坏型,多层顶板破坏型,全贯通破坏型。(3)溶洞顶板张拉破坏模式为下宽、上窄的对称旋转体,张拉破坏区域的宽度和高度主要受溶洞跨径的影响,当溶洞跨径达到一定的程度时才能为张拉破坏区域的形成提供足够的临空面。(4)假定溶腔为无填充状态,溶洞型桩基承载过程中,溶洞顶板张拉破坏形成塌落拱,桩侧摩阻力计算时需忽略塌落拱高度范围内岩土体的贡献;塌落拱所引起的“拱效应”使上覆岩土体提供给桩身的侧摩阻力呈一定程度的增大趋势,桩基侧摩阻力计算时,需考虑一个大于1.0的“拱效应”系数Ψ。实际工程应用时,建议Ψ取值为1.0,作为安全储备。(5)为了确保溶洞型桩基机械成孔的顺利进行,针对不同的岩溶发育情况提出了不同的溶腔整治技术,即:针对高度小于1.0m的溶腔,开发了一种可控式溶腔注浆充填整治技术,配置了注浆范围、注浆量可控的复合型浆液,浆液材料为水、水泥、粉煤灰、矿粉,外加剂为Na2CO3、钠基膨润土,提出了质量控制的关键技术指标;针对高度大于1.0m的溶腔,开发了一种溶腔灌注石渣混凝土整治技术,配置了浇筑范围、浇筑量可控的石渣混凝土,原材料为水、石渣、水泥、粉煤灰、矿粉,提出了不同溶腔情况下质量控制的关键技术指标。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU473.1
【图文】：
图１－２中国喀斯特分布图逡逑碳酸盐岩地层总面积达３００多万平方公里，其中外露地表的碳酸盐的面积近１３０逡逑万平方公里［３？５］，占国土面积１／７，如图１－２所示。碳酸盐岩地层在全国各地均有分逡逑布，其中广西壮族自治区、贵州省和云南省东部所占的面积最大，是世界上最大逡逑的喀斯特区之一，湖南省西部、湖北省西部、四川省东部、山东省、山西省等地逡逑碳酸盐岩石分布的面积也较广，西藏藏族自治区和北方一些地区也有分布。逡逑随着国家对基础设施建设投入的加大及西部大开发战略的深入推进，岩溶发逡逑育地区各类工程建设项目越来越多。然而，由于水对可溶性岩石综合作用的复杂逡逑性，致使地表及地下产生了各种各样地质形态的地貌单元，且其断面形状很不具逡逑规律性，加上其隐蔽性非常强的特点，不易探测到、探测全，给工程的建设带来逡逑了极大的困难。大量的工程实践证明
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本文编号：2802290
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU473.1
【图文】：
图１－２中国喀斯特分布图逡逑碳酸盐岩地层总面积达３００多万平方公里，其中外露地表的碳酸盐的面积近１３０逡逑万平方公里［３？５］，占国土面积１／７，如图１－２所示。碳酸盐岩地层在全国各地均有分逡逑布，其中广西壮族自治区、贵州省和云南省东部所占的面积最大，是世界上最大逡逑的喀斯特区之一，湖南省西部、湖北省西部、四川省东部、山东省、山西省等地逡逑碳酸盐岩石分布的面积也较广，西藏藏族自治区和北方一些地区也有分布。逡逑随着国家对基础设施建设投入的加大及西部大开发战略的深入推进，岩溶发逡逑育地区各类工程建设项目越来越多。然而，由于水对可溶性岩石综合作用的复杂逡逑性，致使地表及地下产生了各种各样地质形态的地貌单元，且其断面形状很不具逡逑规律性，加上其隐蔽性非常强的特点，不易探测到、探测全，给工程的建设带来逡逑了极大的困难。大量的工程实践证明
图１－３下伏溶＇洞型|Щ疽馔煎义狭﹀义闲惺芰ψ刺治觯缓蟀蚜海ò澹╁义鲜较碌募蕹性亓Γ卸先芏村义匣ρＰ头治鍪保暗夭悖瓅Щ苠义先芏炊グ宄伤讲矗也豢悸瞧溴义喜恐苯幼饔糜谌芏炊グ迳希硗猓义先穸确治鍪笨山珅Ф撕稍厥幼饕诲义稀Ｓ捎谑导使こ讨腥芏炊グ逍翁㈠义涎Х治鍪保薹ǘ运械那榭鼋绣义系囊话闱榭觯浼蚧哂幸欢ㄥ义稀⑷芏从雦Щ南喽猿叽纭⑷芏炊ュ义
本文编号：2802290
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