嵌岩扩底桩抗拔承载特性的数值模拟研究
桩身抗拔承载力设计值与特征值的关系
桩身抗拔承载力设计值与特征值的关系以桩身抗拔承载力设计值与特征值的关系为题，本文将从桩身抗拔承载力设计值和特征值的定义、计算方法以及关系等方面进行阐述。
桩身抗拔承载力设计值是指在一定的安全系数下，桩身所能承受的最大抗拔力。
一般来说，桩身抗拔承载力设计值需要满足土力学理论的要求，考虑桩身的强度和稳定性等因素。
设计值的确定需要根据具体工程条件、土层特性、桩身材料等多个因素综合考虑。
而特征值是指在一定统计概率下，某个参数的表现值。
在桩身抗拔承载力设计中，特征值是指在一定概率下，桩身抗拔承载力的表现值。
特征值的计算需要通过大量的现场试验数据进行统计分析，以确定合理的统计分布函数，进而求得特征值。
桩身抗拔承载力设计值与特征值之间存在一定的关系。
一般情况下，设计值会略大于特征值，以确保工程的安全性。
具体的关系可以通过以下几个方面进行说明：1. 安全系数：设计值和特征值之间的关系可以通过安全系数来体现。
安全系数是指设计值与特征值之间的比值，通常大于1，表示设计值要大于特征值。
安全系数的确定需要综合考虑工程的重要性、可靠性要求等因素。
2. 统计分布函数：特征值的计算需要通过统计分布函数进行，而设计值的确定则需要根据具体设计标准和规范进行。
设计值一般采用规范规定的计算方法和公式，而特征值则需要通过试验数据进行统计分析。
因此，设计值和特征值之间的关系可以通过统计分布函数的形状和特性进行分析。
3. 工程经验：设计值的确定通常还考虑了工程经验的因素。
在实际工程中，设计人员会根据自身的经验和实际情况对设计值进行适当调整，以确保工程的安全性和可靠性。
因此，设计值和特征值之间的关系还受到设计人员的主观因素的影响。
需要注意的是，设计值和特征值的关系不是一成不变的，而是会随着工程条件、土层特性、桩身材料等因素的变化而变化。
因此，在实际设计中，需要根据具体情况进行合理的选择和确定。
桩身抗拔承载力设计值与特征值之间存在一定的关系。
设计值通常略大于特征值，通过安全系数、统计分布函数和工程经验等因素进行确定。
基于自平衡法的较破碎岩石地基嵌岩桩承载性状研究
基于自平衡法的较破碎岩石地基嵌岩桩承载性状研究王田龙;黄质宏;张飞;刘豪;杨成【摘要】自平衡法作为一种新兴的的桩基载荷试验方法,其具有节约时间、节约资金、操作自动化和不受场地限制等突出优点,目前在国内已经广泛应用于桩基工程中,它适用于多种类型的桩基础.嵌岩桩,由于其单桩承载力高,抗震性能好,沉降小等特点,目前在基础工程中被广泛使用.在贵阳地区,很多嵌岩桩嵌入中等风化、较破碎的岩石中.由于国内目前对于较破碎岩石地基嵌岩桩的研究较少,且《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)对于如何在此类岩体上进行嵌岩桩的设计未作详尽的说明,给桩基设计带来了一些问题.本文主要以对相关规范的学习及国内学者的研究成果为基础,并结合现场自平衡桩基载荷试验,分析研究在较破碎岩石地基上的嵌岩桩的承载性状.【期刊名称】《贵州大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(032)005【总页数】4页(P126-129)【关键词】自平衡;嵌岩桩;较破碎;承载性状【作者】王田龙;黄质宏;张飞;刘豪;杨成【作者单位】贵州大学土木工程学院,贵州贵阳550025;贵州大学土木工程学院,贵州贵阳550025;贵州大学土木工程学院,贵州贵阳550025;贵州大学土木工程学院,贵州贵阳550025;贵州大学土木工程学院,贵州贵阳550025【正文语种】中文【中图分类】TU473.1自平衡试桩法，由于其比传统的堆载法和锚桩法有着节约时间、节约资金、操作自动化和不受场地限制等突出优点被广泛使用，且可以应用于多种类型的桩基础。
很多专家学者针对此问题进行了大量的工程实践与理论研究，取得了丰硕的成果。
侯希承，李洪涛，赵永军［14］采用自平衡试桩法成功地进行了120000 kN 大直径钻孔灌注桩静载荷试验。
该试验表明了自平衡试桩法试桩能突破常规法试桩吨位的限制。
他们还对简化法和精确转换法进行了比较研究，得到在同一荷载水平下，简化法对应的沉降量稍大于精确转换法对应的值。
抗拔桩承载特性研究与三维数值仿真分析
势， 使得地下结构物 的抗浮稳定性逐渐突显 ， 其 中设置抗拔 桩是结构抗浮 的主要工程措施之一 。本文 分析 了抗拔单桩 与群桩 的地基破坏模式并揭示抗拔桩 的工作机理 ， 应用 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ大型有 限元软件对抗 拔单桩模 型 以及群桩模 型分别 进行 了数值模 拟， 从桩身应力 、 桩周 土体 、 桩侧阻力等多个 角度分析抗拔承载力的影响因素 以及群桩效应 ， 结合工程 实例分析抗拔群桩距径
ＸＩ ＯＮＧ Ｈａ ｏ ￣ Ｌ Ｉ Ｕ Ｒｕ ｎ ① ＸＵ Ｙｕ ②
（ （ ￣ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ ，Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ ０ ７ ２ ） （ ②Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ，Ｔ ． ｉ ａ ｎ ｉ ｆ ｎ ３ ０ ０ ０ ７ ４ ）
比（ Ａ） 对抗拔承载力及地基 变形 的影 响。结果表明 ： 在上拔力作用下 ， 单桩 中的应力集 中于轴心 ， 沿半径及 深度 递减 ， 桩 侧摩
阻力 自上而下逐 渐减小 ， 但随着向上位移的增大而增 大；当基 桩的距径 比 Ａ减小 时 ， 承载力折减 系数 增 大 ， 群桩效 应显著 ，
桩 间土与桩有整体被拔起 的趋 势 ， 不利于结构的抗 浮稳定性 ； Ａ＝ ３和 Ａ＝ ６可以作为划分群桩效应程度 的界限。 关键词 抗拔桩 破坏模式 数值 分析 距径 比
嵌岩桩基承载力计算
单桩竖向承载力标 准值Ra
Kn 2735 4082 5878 3102 4847 6980 3853 6021 8670 4023 6286 9052
2、天然单轴抗压强度标准值18MPa (岩石取饱和抗压强度标准值，黏土岩取天然湿度单轴抗压强度标准值)
钻孔嵌岩桩基础计算书（不扩底，直接加大入岩深度）
桩编号
嵌岩 桩身 深径 直径d 比
hr/d
岩石天然 单轴抗压 强度标准
frk
嵌岩 段侧 阻和 端阻 综合 系数 ζr
嵌岩段总 极限阻 Qrk=ζ
单桩竖向 承载力特
征值 Ra=Quk/K
桩砼标号
r*Ap*frk/ =(Qsk+Qr
1000
k)/2
mm mm Mpa
8670
C30
14.3
ZJ10 800 3
13 1.35 8817
4409
C30
14.3
ZJ11 1000 3
13 1.35 13777
6888
C30
14.3
ZJ12 1200 3
13 1.35 19839
9919
C30
14.3
说明：1、上表只能修改黄色部分，其余部分不能修改。红色部分为计算结果。
桩身强度 =0.7*fc*(π *D02/4+D0*B)/ 1000/1.25
ZJ5 1000 1
13 0.95 9695
4847
C30
14.3
ZJ6 1200 1
13 0.95 13960
6980
嵌岩旋挖扩底抗拔灌注桩施工工法(2)
嵌岩旋挖扩底抗拔灌注桩施工工法嵌岩旋挖扩底抗拔灌注桩施工工法一、前言嵌岩旋挖扩底抗拔灌注桩施工工法是一种在岩石地层中进行桩基施工的有效技术。
它结合了旋挖钻机的钻孔、挖掘和灌注功能，能够通过嵌岩和基础灌注方式，使桩基与周围地层紧密结合，提高桩基的承载力和抗拔能力。
二、工法特点1.灌注桩工法：嵌岩旋挖扩底抗拔灌注桩工法是一种灌注桩工法，通过在钻孔中灌注混凝土，形成一个连续的桩基。
这种工法施工方便快捷，施工速度快。
2.抗拔能力强：由于桩基与周围岩石地层结合良好，嵌岩旋挖扩底抗拔灌注桩具有较高的抗拔能力，适用于需要承受大荷载和抗拔需求的工程。
3.适应范围广：嵌岩旋挖扩底抗拔灌注桩适用于各种地层，尤其适合较硬的岩石地层。
4.施工过程受限较少：嵌岩旋挖扩底抗拔灌注桩不受地下水位和地表土层的限制，在施工过程中的开挖和灌注过程中不易发生失稳。
三、适应范围嵌岩旋挖扩底抗拔灌注桩适用于以下情况：1.地质条件较为坚硬，例如岩石地层。
2.工程需要承受较大的垂直荷载。
3.工程需要具有较高的抗拔能力。
4.较宽的基础尺寸，需要提供足够的稳定性。
四、工艺原理1.与实际工程之间的联系：嵌岩旋挖扩底抗拔灌注桩工法基于实际工程，在桩基施工过程中注重与地层的紧密结合，提高桩基的承载力和抗拔能力。
2.采取的技术措施：通过使用旋挖钻机进行钻孔和挖掘，同时进行灌注混凝土，将桩基灌注到设计要求的深度。
通过在孔内灌注混凝土，形成一个连续的桩体，提高桩基的稳定性和抗拔能力。
五、施工工艺嵌岩旋挖扩底抗拔灌注桩的施工包括以下几个阶段：1.钻孔阶段：使用旋挖钻机进行竖向钻孔过程。
在钻孔的过程中，需要通过液压钻管扩展完成，确保孔洞的稳定。
2.挖掘阶段：通过旋挖钻机进行挖掘，将岩层和土层连同其他杂质排除。
3.灌注阶段：通过旋挖钻机将混凝土灌注至钻孔中，保持一定的标高。
混凝土需要保持一定的流动性，以确保完全填充钻孔中的空隙。
4.回填与养护阶段：当桩基完成灌注后，钻孔周边会形成一个孔壁，需要对其进行回填和养护，以加强桩基与岩石地层之间的结合和稳定性。
嵌岩桩及较破碎岩石地基灌注桩承载性状探讨
嵌岩桩及较破碎岩石地基灌注桩承载性状探讨作者：王田龙黄质宏帅海乐杨成李罡烨来源：《贵州大学学报（自然科学版）》2019年第05期摘要：完整、较完整岩石地基上的嵌岩桩的理论研究已相对比较完善，然而通过实际工程对嵌岩桩影响因素的研究相对较少。
同时，对于嵌入较破碎岩石地基中的桩，规范没有明确的计算方法，相关研究也较少。
通过收集的1叭根嵌岩桩的静载试验资料，根据统计的试验数据对嵌岩桩的侧阻力、端阻力影响因素进行研究，提出一种嵌岩桩的分析模型;结合嵌岩桩传力机理和较破碎岩石的特性探讨较破碎岩石桩基传力机理，并通过对较破碎岩石地基上9组（26根）灌注桩基静载试验结果进行分析，考虑较破碎岩石中的侧阻力影响系数及端阻力影响系数，得到一种适宜较破碎岩石地基桩承载力建议计算公式，可为相似工程提供参考。
关键词：嵌岩桩;承载性状;较破碎;传力机理：桩基础中图分类号：TU473.1文献标识码：A对于嵌岩桩的理论研究已经比较成熟。
但通过实际工程对桩的承载特性进行的研究较少。
另外由于岩石的完整性程度对承载性状影响较为显著，贵阳地区桩基础的桩端大多数置于较破碎的岩层中。
对于该类型桩的承载力计算，桩基规范中未给出具体计算方法，给桩基的设计带来诸多不便。
SERRANO A等、雷孝章等一对嵌岩桩的侧阻力进行了研究，史佩栋对嵌岩深度、长细比等进行研究，并提出了计算嵌岩桩竖向承载力的公式。
东南大学的张帆、张颖辉、黄亚琴通过桩基载荷试验对嵌岩桩的承载特性进行研究。
赖庆文等针对贵州山区地基特点，按岩石的完整性对嵌人较破碎岩石中桩的承载力计算提出建议公式，并提出侧阻、端阻综合影响系数。
陈筠等对贵州地区较破碎岩体上的桩基进行研究，发现嵌人较破碎岩体中桩的侧阻力非常可观。
童菁等根据地基承载力特征值fa，结合桩基规范提出较破碎岩石地基桩承载力的建议计算公式。
湛铠瑜对较破碎中等风化岩石桩的端阻力进行研究。
《建筑桩基技术规范》（JG，194-2008）中（以下简称桩基规范），当桩端置于完整、较完整基岩时的嵌岩桩，对桩基础进行设计计算时提出了明确的计算公式，对于较破碎岩石则没有明确规定。
嵌岩桩承载力分析计算
嵌岩桩承载力分析计算嵌岩桩是一种常见的桩基础形式，常用于建筑物或其他重要工程中，可以有效地分散承载压力，提高地基承载能力。
本文将对嵌岩桩承载力的分析计算进行详细的介绍。
嵌岩桩的承载力受到多种因素的影响，其主要包括桩的几何形状、桩体材料特性、地基土壤特性、桩与土壤的相互作用等因素。
通常情况下，嵌岩桩的承载力主要由侧阻力和端阻力两部分组成。
侧阻力是指土壤对桩侧面的阻力，通常产生于桩周土壤中的剪切应力，其大小与桩长、桩径、桩身材料、土壤黏性等因素有关。
端阻力则是指土壤对桩端的反力，其大小与桩身材料、桩端形式、侧阻力、土壤的压缩特性等因素有关。
在嵌岩桩的承载力分析过程中，需要首先确定其受力情况，即桩的位置、桩径、桩长、岩石的性质和桩与岩石的界面条件等。
在此基础上，可以采用经验公式、半经验公式及数值分析等方法来确定嵌岩桩的承载力。
1. 基于经验公式的计算在进行嵌岩桩承载力计算时，可以采用经验公式进行初步估算，常用的经验公式包括桩侧面阻力计算公式和桩端阻力计算公式。
桩侧面阻力计算公式：Fn = αn · As · c其中，Fn表示桩侧面总阻力；αn为阻力系数，与土壤的黏性、桩径等因素有关；As为单根嵌岩桩侧面积；c为土壤黏性系数，与桩侧面接触的土壤的黏性有关。
经验公式常常不能完全符合实际情况，为保证计算结果的准确性，可以采用半经验公式进行嵌岩桩承载力计算。
半经验公式主要包括拉特利夫公式、戈亚公式和布瑞特尔法等，其中拉特利夫公式应用最为广泛。
拉特利夫公式：Q p = Ap · fp其中，Qp为桩端承载力；Ap为桩端面积；fp为桩端极限承载力。
3. 基于数值分析的计算数值分析是目前研究嵌岩桩承载力的主要方法之一，常用的数值分析方法包括有限元法、边界元法、离散元法等。
数值分析可以更真实地描述实际土-桩系统的物理过程，计算精度高，但需要消耗大量的时间和计算资源。
总之，嵌岩桩承载力的计算方法有多种，不同的计算方法有各自的优缺点，在具体应用中需要根据实际情况进行选择。
嵌岩桩与扩底桩抗拔承载特性数值分析的开题报告
嵌岩桩与扩底桩抗拔承载特性数值分析的开题报告一、选题背景和意义嵌岩桩和扩底桩都是常见的桩基础形式，应用于各种工程项目中。
嵌岩桩是将钻进去的空心钢管嵌进固体岩石中，通过钢管内注浆或灌浆来固结岩石并加强桩身的强度和刚度，以达到承担建筑物或其他结构物的荷载。
而扩底桩是通过挖掘扩大桩底的面积以增加桩的承载能力。
在实际工程中，嵌岩桩和扩底桩均存在抗拔承载的问题。
因此，对这两种桩抗拔承载特性进行数值分析，将有助于深入了解它们的承载性能及其影响因素，为工程设计、施工和质量控制提供参考和依据。
二、研究内容和方案1. 研究内容本文主要研究嵌岩桩和扩底桩的抗拔承载特性，探讨以下方面的问题：（1）嵌岩桩和扩底桩的形式和特点；（2）嵌岩桩和扩底桩的抗拔承载机理和分析方法；（3）嵌岩桩和扩底桩的强度和刚度分析；（4）嵌岩桩和扩底桩的抗拔承载特性与地基土壤特性的关系。
2. 研究方案（1）文献综述通过查阅相关的文献，了解嵌岩桩和扩底桩的基本情况以及抗拔承载机理和分析方法。
（2）模型建立和参数选取根据不同类型的嵌岩桩和扩底桩，建立相应的有限元模型，并进行各项参数选取。
（3）数值模拟运用ANSYS等有限元软件，模拟不同类型嵌岩桩和扩底桩的抗拔承载特性，得到相应的受力及变形情况。
（4）数据分析通过对模拟数据的分析，得出嵌岩桩和扩底桩抗拔承载的特性，以及其与地基土壤特性的关系。
三、预期成果和难点1. 预期成果（1）准确描述嵌岩桩和扩底桩的形式和特点；（2）建立合理的有限元模型和参数选取；（3）分析嵌岩桩和扩底桩的抗拔承载机理和分析方法；（4）得到嵌岩桩和扩底桩的受力及变形情况；（5）了解嵌岩桩和扩底桩的抗拔承载特性与地基土壤特性的关系。
2. 难点（1）合理选取有限元模型及参数；（2）准确描述嵌岩桩和扩底桩的抗拔承载机理和特性；（3）运用有限元软件，完整展现嵌岩桩和扩底桩的力学模型。
四、研究的重要性嵌岩桩和扩底桩都是在岩石地基或复杂地基中经常采用的桩基础形式，其抗拔承载特性的研究对于加强桩基的承载能力和提高工程质量具有重要意义。
嵌岩桩承载力的影响因素分析及嵌岩深度的探究
嵌岩桩承载力的影响因素分析及嵌岩深度的探究【摘要】嵌岩桩所处的土层岩层复杂、桩身混凝土质量的不稳定和施工工艺的多样，导致嵌岩桩承载性能复杂，因而也使得人们对嵌岩桩的破坏机理和承载性状的认识不能达成共识和统一。
本文就简单从嵌岩桩的桩长、桩径、桩体模量、持力层性状、桩底沉渣、粗糙度等因素对嵌岩桩承载力进行分析，并对嵌岩深度做简单探究，以求对施工方面能起到一定的理论支持作用。
【关键词】嵌岩桩承载力影响因素嵌岩深度【Abstract 】Rock-socketed pile soil strata in the complex, pile body concrete quality stability and the construction technology of diversity, cause rock-socketed pile bearing performance complex, making people of rock-socketed piles of failure mechanism and characters of bearing can be reached consensus know and unity. This paper from the simple rock-socketed pile pile length, pile diameter, the pile modulus, include the character, the pile bottom settlings, roughness and factors of rock-socketed pile bearing capacity is analyzed, and the depth of rock-socketed do simple explore and try to construction can play a certain role of theoretical support.【Key Words 】rock-socketed, pile bearing capacity factors, rock-socketed depth目前在施工方面存在以下误区，即一方面不管嵌岩桩长细比的大小、上覆土层的土性、沉渣厚度等，一律将嵌岩桩视为端承桩进行设计；另一方面盲目增加嵌岩深度不考虑基岩的力学性状而采用扩底，结果延长了工期、增加了施工难度，同时由于嵌岩桩单桩承载力高，造价也较高，因此此造成的浪费是惊人的，简单从嵌岩桩的桩长、桩径、桩体模量、持力层性状、桩底沉渣、粗糙度等因素对嵌岩桩承载力进行分析，并对嵌岩深度做简单探究，以求对施工方面能起到一定的理论支持作用。
考虑桩土粘结效应的抗拔桩承载力分析
（ 中国科学院力学研 究所 水动力学与海洋工程 重点实验 室，北京 １０ ９ ０ １０）
摘
要
抗拔桩 的极 限承 载力与岩土体 强度 以及桩 土界面特性等多种 因素密切相关 。提 出了一种模拟桩土相 互作
用的二维轴对称有 限元数值模型，并与 已 实验结果进行 了验证分析；研 究 了 有 桩土粘结效应对抗拔桩极 限承 载特性的影响。计算结果表 明，桩体侧 阻不仅与桩土界 面滑 动 擦阻力相关，而且 受桩土粘结力的影响；随 摩 着岩土体抗剪强度 （ 特别是粘聚力 ）的增大， 土粘结作用对极限承载力的影响愈加显著． 桩 以此 为对象 进行 研究
１１ ． 二维 轴对 称模型
等截 面单 桩 的竖 向加载 为轴对 称 问题 ， 可建 立轴对 称二维 模 型进行 分析 。 计算 软件 采用 Ａ ＡＱ Ｂ ＵＳ 有 限元 分析 软件（ｅｓ ｎ６８１， 型划 分及边 界条件 如 图 ２所 示 。 型主 要分 为桩 体和岩 土体 两部 分 ， Ｖ ｒｏ ． ）模 ｉ 一 模 桩土 界面 采用 接触 对建 立接触 关 系 （ 见 ２２ 节 ） 详 ． 。模 型左边 界 为沿 桩轴 线 的对称 边界 ，右边 界 限制
Ｄｒｃ ｅ－ｒｇ ｒ模 型能较 好地 模拟 岩 土体 材料 屈服 与 围压相 关 的特性 ，同时其 光滑 的 屈服面 有利 于计 ｕ ｋｒ ａ ｅ Ｐ
算 的收敛 。
在扩 展 Ｄ ｕ ｋ ｒ ｒｇ ｒ 型 中 ，剪切破 坏 面 的屈服准 则 为 ｒｃ ｅ Ｐａ ｅ 模 －
ｇ—Ｐｔｎ 一ｄ＝０ ａ （） １
２ｌ ８
水平 向位移 ，下边界 限制 水平及 竖 向位移 ，上边 界 为 自由边 界 。通 过 试算 ，岩 土体 水 平 向计算 宽度取
嵌岩桩
2011-1-7
1.前言 1.前言
大量的实测资料表明， 嵌岩桩即使是在无覆盖层条 大量的实测资料表明 ， 件下或长径比L/d< 的短桩，也并非一律是端承桩。 L/d<5 件下或长径比L/d<5的短桩，也并非一律是端承桩。 忽视上覆土层侧摩阻力和嵌岩段岩层侧摩阻力， 忽视上覆土层侧摩阻力和嵌岩段岩层侧摩阻力 ， 把 桩端嵌入微风化程度以上的基岩， 桩端嵌入微风化程度以上的基岩 ， 套用规范盲目加 深嵌岩深度或扩大桩端尺寸， 无助于调动基岩的承 深嵌岩深度或扩大桩端尺寸 ， 载能力，却造成浪费并增加施工的难度。 载能力，却造成浪费并增加施工的难度。
* 桩身自重标准值与置换土重标准值（当桩重计入浮力时， 桩身自重标准值与置换土重标准值（当桩重计入浮力时， 置换土重也计入浮力）的差值作为荷载考虑。 置换土重也计入浮力）的差值作为荷载考虑。
2011-1-7
2011-1-7
4.结论
桩端支承于中等风化 中等风化程度以上岩层的桩就可称为 1 桩端支承于中等风化程度以上岩层的桩就可称为 嵌岩桩,不包括嵌入全风化、强风化岩情况。 嵌岩桩,不包括嵌入全风化、强风化岩情况。 非嵌岩部分的侧摩阻力不可忽视。 2 非嵌岩部分的侧摩阻力不可忽视。 不同成孔方式的嵌岩桩，其承载性能也有差异。 3 不同成孔方式的嵌岩桩，其承载性能也有差异。 按基岩性质将桩分为软岩嵌岩桩和硬岩嵌岩桩。 4 按基岩性质将桩分为软岩嵌岩桩和硬岩嵌岩桩。
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• 计算公式
[ Ra ] = c1 Ap f rk + u ∑ c2i hi f rki
i=1
m
n 1 + ζ s u ∑ li qik 2 i=1
上述公式中参数取值如下：
嵌岩桩的承载特性与承载力计算模式分析
由于嵌 岩 桩 的荷 载 一 沉 降性 状 受 多种 一 因素 影响 ， 难作 出准 确 的 预计 。 而 我们 很 因
只能对嵌岩桩 的承载性状进行基本分析 。 嵌 岩 桩 的 桩 顶 沉 降 主 要 由二 部 分组 成 ： 一 是 桩 身混 凝 土 的 弹 性 压 缩 ； 是 桩 底 基 岩 二 的 应 变 。 二 种 分 量 的 相 互 关 系受 荷 载 传 这 递机理的支 配。 施加 在 桩 顶 的 荷 载 通 过 桩 端 阻 力和 桩 侧 阻 力 传递 给 桩 周 的 土 体 和桩
采 用 大 直径 桩 经 济 效 益 显 著 。 是 在 实 际 作 【１。 着 试 桩 资 料 和 实 测 资 料 的 增 加 ， 但 １ｏ随 －］
工程 中 ， 由于 对嵌 岩 桩 承 载 特 性 与荷 载 传 以 及 对嵌 岩 桩 的 试 验研 究和 大 量 的 工 程 实 及 成桩 工 艺（ 有无 沉 渣 ） 等有 关 ： 当桩 端有 较
工 业 技 术
嵌 岩 桩 的承 载 特性 与承 载 力计 算 模 式 分析 ①
肖辉椿 ’ ・ （． １ 福建 省第八地质大 队 福 建龙岩 ３ ４ ０ ； ２ 福建 马坑 矿业股份有 限公 司 福建 龙岩 ３ ４ ） ６ ００ ． ６ ０ １ ２ 摘 要： 嵌岩桩是在 端承 桩的基 础上 发展起来 的， 在计算嵌 岩桩承裁 力时 ， 过去 常忽略覆盖层 的佣阻 力， 嵌岩桩作 为直接 传递荷裁给基 将 岩的 受压 柱 看待 ， 裁全部 由桩 端承 担 。 文通过 对嵌 岩桩 的长径比 大 小 上覆 土层特 性 、 岩段 的 岩性 ． 成桩 工 艺（ 荷 本 嵌 及 有无 沉渣） 等分
递 机 理 缺 乏 足 够 的 认 识 ， 致 在 嵌 岩 桩 设 践 ， 到 了许 多 研 究成 果 ， 们在 工程 中 已 导 有 但 得 人 好 的 持 力 层 ， 一 些端 阻力 ， 在 极 限 承 载 计 与承 载 力 取 值 方 面 存 在 一 些 误 区 ， 一 认 识 到 ， 岩 桩 的 侧 阻力 不 能 忽 视 ， 时 可 力 状 态 下 ， 顶 荷 载 主 要 由上 覆 土 层提 供 即 嵌 有 桩
嵌岩桩水平承载力试验研究
嵌岩桩水平承载力试验研究嵌岩桩是公路、铁路、水利、城市基础设施等重要工程中常用的一种基础承载结构。
在嵌岩桩的设计与施工过程中，水平承载力试验是非常重要的一项工作，它可以用来验证设计参数的准确性，并为实际工程提供可靠的参考。
本文将对嵌岩桩水平承载力试验进行研究。
嵌岩桩水平承载力试验是通过对已经建设的嵌岩桩进行水平荷载的施加，记录桩身的应变和位移情况，从而计算出桩身的水平承载力。
试验的目的是根据实测数据，验证设计参数的正确性，并且对于后续相似工程提供可靠的设计依据。
试验前，首先需要建立试验平台，包括水平试验沙槽、水平定位系统和水平荷载传感器等设备。
试验沙槽是一个具有合适长度和宽度的模型试验桩，能够准确地模拟实际工程桩身的情况。
水平定位系统可以通过调整试验沙槽的位置，实现试验沙槽的精确定位。
水平荷载传感器则可以测量水平试验沙槽施加的荷载大小。
试验时，首先需要在试验沙槽上固定好嵌岩桩样品。
然后，通过调整水平试验沙槽的位置，使得嵌岩桩样品处于预先设定的水平位移状态。
接下来，施加水平荷载，记录桩身的应变和位移情况。
根据测得的应变和位移数据，可以计算出嵌岩桩的水平承载力。
试验结果的分析包括两个方面。
一是对比设计参数和实测参数的差异，验证设计参数的准确性；二是对试验数据进行分析，得出嵌岩桩的水平承载力。
对比设计参数和实测参数的差异可以通过计算得出。
例如，试验中测得的水平荷载为X，而设计参数中设定的水平荷载为Y，则可以计算出差异率为(X-Y)/Y，用来评估设计参数的准确性。
对于试验数据的分析，一般采用应变-应力曲线和位移-荷载曲线来表示。
应变-应力曲线可以反映材料的变形特性，而位移-荷载曲线可以反映嵌岩桩的变形和承载性能。
通过对试验数据的分析，可以得出嵌岩桩的水平承载力。
在设计实际工程时，可以根据试验结果进行合理的参数选取，提高设计准确性和施工效率。
总之，嵌岩桩水平承载力试验是一项重要的工作，对于验证设计参数的准确性和为实际工程提供参考非常有意义。
嵌岩桩与扩底桩抗拔承载特性数值分析
嵌岩桩与扩底桩抗拔承载特性数值分析随着我国城市化进程的迅速发展,为缓解城市发展空间限制,地下结构的建设呈现迅猛发展的势头。
研究与探讨地下结构的抗浮稳定性问题,日益受到国内外学者的重视。
而在工程上常采用抗拔桩解决地下结构的抗浮稳定性问题。
同时高耸结构物、输变电线工程、索道桥和斜拉桥、海上石油钻井平台等也大量采用抗拔桩。
尽管抗拔桩大量地应用于工程实践中,然而其抗拔承载力特性的试验与理论研究远远落后于工程实践。
本文主要针对竖向与斜向上拔荷载作用下,采用数值计算方法,对嵌岩与扩底桩的抗拔承载特性进行了计算与分析,探讨了各种因素的影响。
主要包括以下工作:1.以ABAQUS为平台,建立了竖向上拔荷载下嵌岩桩基础的有限元计算模型。
经过具体计算,对嵌岩抗拔桩的荷载传递机理进行分析。
在此基础上,通过变动参数计算与分析,探讨了嵌岩深度、桩长、桩径、桩身弹性模量、岩层弹性模量、上部土层弹性模量及水平荷载等因素对嵌岩桩基础抗拔承载力的影响。
2.以ABAQUS为平台,建立了竖向上拔荷载下扩底桩基础的有限元计算模型。
并采用所建立的模型进行计算,分析了扩底抗拔桩的荷载传递机理、上拔荷载下桩周土体位移、塑性应变的分布规律和扩大头周围土体的竖向应力分布特征。
同时,通过变动参数计算与分析,探讨了扩底桩的长度、桩径、扩底高度、扩径比、桩身弹性模量、等截面桩侧土的弹性模量、扩大头周围土体的弹性模量、黏聚力、内摩擦角和桩土接触面上的摩擦系数等因素对扩底桩基础抗拔承载力及土体等效塑性应变的影响。
3.利用ABAQUS中的子程序USDFIE与应用程序GETVRM,实现了土体黏聚力随深度的非均匀变化。
针对此类非均质地基,建立了斜向上拔荷载下扩底桩的有限元计算模型。
采用所建立的计算模型,进行具体计算,研究与分析了不同荷载方向下,斜向上拔荷载-位移关系曲线、土的位移分布及等效塑性应变分布。
通过变动土体的弹性模量、内摩擦角和黏聚力等参数,探讨了各种因素对扩底桩斜向抗拔承载力的影响。
嵌岩桩水平承载力计算方法的讨论和分析
第35卷 第3期交通科学与工程Vol.35 No.3 2019年 9月JOURNAL OF TRANSPORT SCIENCE AND ENGINEERING Sep. 2019文章编号：1674−599X(2019)03−0065−07嵌岩桩水平承载力计算方法的讨论和分析周天应1，周援衡2，鲁智勇3(1. 中国港湾工程有限责任公司 科技部，北京 100027；2. 长沙理工大学 水利工程学院，湖南 长沙 410114；3. 湖南省航务工程有限公司，湖南 长沙 410006)摘要：基于桩－土受力变形特性，分析了嵌岩桩的承载力。
在水平力作用下，弹性长桩与较长的嵌岩桩的受力变形特性极其相似。
弹性长桩的假想嵌固点与较长的嵌岩桩的桩下端实际嵌岩点均被认为不会产生水平位移和转角,而假想嵌固点的位置呈现有分段突变特性。
以2个拐点为界，将水平力－位移(即H0−y0)试验曲线分为3个区段，得到H0−y0试验折线关系，再应用m法拟合进行计算。
计算结果表明：桩顶大位移工况的结果均与试验值吻合良好；当水平力大于第2拐点后，A#桩顶水平位移受桩下端嵌岩的主导作用，其位移变化率不升反降。
该结果可供相关问题计算分析时参考。
关键词：嵌岩桩；水平力；计算方法；试桩；m法拟合计算中图分类号：U611 文献标志码：AAnalysis and discussion of calculation methods forrock socketed piles under lateral loadZHOU Tian-ying1, ZHOU Yuan-heng2, NU Zhi-yong3(1. Research & Development Department, China Harbour Engineering Co., Ltd., Beijing 100027, China;2. School of Hydraulic Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410114, China;3. Hunan Harbour Engineering Co., Ltd., Changsha 410006, China)Abstract: From the view of the pile-soil stress and deformation characteristics, it is very similar that the characteristics of elastic long piles and long rock socketed piles under the horizontal force, are very similar, which can be explained in detail that horizontal displacement and rotation both to the former hypothetical build-in point and to the latter actual build-in point won’t be produced. Furthermore, the hypothetical build-in point shows the location of a segmented mutation. The test curve of lateral force-displacement or called ‘H0−y0’ was divided into three sections by two inflection points, ‘H0−y0’ test broken line can be obtained and its relationship has been tested with ‘m’ values, and then ‘m’ method was applied to calculate and deal with it, the final calculation results including the results of pile top with large displacement are in good agreement with the test. It is also found by the test that when the lateral force is greater than the second inflection point, the lateral displacement at the top of pile No. A is dominated by the rock socket at the bottom of the pile, and the rate of displacement change does not increase but decreases, all the abovementioned results can be as a reference in the calculation and analysis of related problems.Key words: rock socketed piles; horizontal force; calculation method; pile test; fitting calculation by ‘m’ method桩基础是一种在工程中十分常见的桩尖进入土层的深基础。
嵌岩桩水平承载力试验研究
中图 分 类 号 ： Ｕ ４ ４ １ 文献标识码 ： Ｂ
１ 引 言
力 低得 多 ， 影 响 桩基 水 平 承 载 力 的因 素 主要 有 桩 身
当采 用天 然浅 基础 不 能满 足基 础设计 的承载 力 和 沉 降要求 时 ， 往 往采 用 桩基 础 将 荷 载 传 至 深 部 土 层 或 岩层 。嵌 岩桩 即桩 穿 过 土 层 ， 桩 端 埋 设 在 一 定 厚 度 的岩层 中以获 得较 大 的承载 力 和较小 位移 的一 种 桩基 基础 。正是 由于 这两 个 突 出特 点才 使 它被 广
２ ０ １ ７年
第 ５期
北 方 交 通
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． １ ５ ９ ９ ６ ／ ｊ ． ｅ ｎ ｋ ｉ ． ｂ ｔ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ５ ． ０ ０ ７
一 ２ ３一
文章编 号 ： １ ６ ７ ３— ６ ０ ５ ２ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ５— ０ ０ ２ ３— ０ ３
民用建 筑 中 。 目前 ， 工 程 界 对 嵌 岩 桩 竖 向荷 载下 的 受力 变形 机 制 研究 比较 深 入 且成 果 丰 硕 ¨ Ｊ ， 而对 水平 荷 载下 的受 力研 究较 少 。现 场试验 研 究是 研究 嵌岩 桩承 载 机理 最 可 靠 的研 究 手段 ， 能直 接 获 得 嵌
２ 水 平 受荷桩 的破 坏 机理
水 平受 荷 桩 的工作 性 能主 要体 现在 桩 与土 的相 互 作用 上 ， 即利 用 桩 周 土 的抗 力 来 承 担 水 平 荷 载 。 桩 身对 桩周 土 体产 生 侧 向压 力 ， 同时 桩 侧 土 反 作 用 于 桩产 生侧 向土抗力 ， 桩 土共 同作 用 、 相互 影 响 。随 着 水平 荷载 的增 大 ， 桩 的水平 位 移与 土 的变形 增大 ，
大直径扩底嵌岩桩承载力分析计算
岩土工程 地基基础文章编号:１００９￣６８２５(２０２０)１６￣００５１￣０３大直径扩底嵌岩桩承载力分析计算收稿日期:２０２０￣０５￣０８ :北京市级大学生创新训练项目资助(Ｃ２０１８０６０８１)作者简介:徐㊀薇(１９８９￣)ꎬ女ꎬ博士ꎬ讲师徐㊀薇㊀方显轮(中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院ꎬ北京㊀１０００８３)摘㊀要:基于６００ｍ深圳平安大厦最大直径８.０ｍꎬ扩底９.５ｍ的超大直径嵌岩桩承载力进行了数值分析计算ꎬ考虑桩周岩层差异性㊁桩 岩相互作用和桩端爆破施工工艺㊁岩体参数的影响ꎬ建立了超大直径嵌岩桩承载力数值计算模型ꎬ现场实测结果对比验证了数值计算结果的合理性ꎮ有关结果为类似工程提供参考ꎮ关键词:大直径嵌岩桩ꎬ承载力ꎬ轴力曲线ꎬ数值计算中图分类号:ＴＵ４７３文献标识码:Ａ１㊀概述随着经济建设的发展ꎬ高层建筑在越来越多的城市里涌现ꎮ大直径桩因其承载力高㊁抗震效果好而经常在超高层建筑中采用ꎮ国内外规范如ＪＧＪ９４ ２００８建筑桩基技术规范[１]㊁ＡＡＳＨＴＯＬＲＦＤＢｒｉｄｇｅＤｅｓｉｇｎＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ(８ｔｈＥ￣ｄｉｔｉｏｎ)[２]是把直径是否超过０.８ｍ作为判断是否为大直径的标准ꎮ我国ＪＴＧＦ５０ ２０１１公路桥涵施工技术规范[３]定义桩径２.５ｍ以上为大直径桩ꎮ但是现阶段ꎬ许多高层建筑中所采用的桩基直径多大于这些规范的规定ꎮ如广州西塔采用了直径４.８ｍ的嵌岩桩ꎻ深圳华润湾商业中心最大桩基直径４.５ｍ[４￣６]ꎮ本研究基于的项目深圳平安大厦更采用了直径８.０ｍꎬ扩底９.５ｍ和直径５.７ｍ扩底７.０ｍ两种直径的桩基ꎮ由于目前的设计计算仍然沿用传统规范的设计方法ꎬ现有的技术水平也无法对桩基进行现场承载力测试试验ꎮ因此ꎬ为了更好的获得这类桩基承载力变化规律ꎬ本文以深圳平安大厦项目超大直径扩底嵌岩桩为背景ꎬ展开数值计算分析ꎬ为今后类似工程提供有利的参考ꎮ２㊀工程概况深圳平安大厦位于深圳市福田区ꎬ总高度为６００ｍꎬ１１８层ꎬ为华南地区第一高楼ꎮ基坑工程总共占地面积约为２万ｍ２ꎬ基坑底板深度３３.８ｍ~３９.５ｍꎮ施工过程中ꎬ基坑开挖至底部后再开挖桩基础ꎬ采用嵌岩桩的设计方法ꎬ桩径从１.７ｍ~８.０ｍ不等ꎮ其中支撑 巨型框架 核心筒 外伸臂 体系的为８根直径８.０ｍꎬ扩底９.５ｍ(图１中Ｚ代表 桩 ꎬＡ类桩)㊁１６根直径５.７ｍꎬ扩底７.０ｍ(图１中Ｂ类桩)的超大直径扩底嵌岩桩ꎬ桩长范围２５ｍ~３５.５ｍꎮ抗压桩承载力设计值如表１所示ꎬ设计承载力远远高于传统的大直径桩ꎮ场地内地层起伏较大ꎬ桩周岩层由全风化~微风化花岗岩组成ꎮ因此ꎬ必须考虑岩层的差异性对超大直径扩底嵌岩桩承载力的影响ꎮ表１㊀抗压桩承载力设计值桩型桩身等直径段直径/ｍ扩底段直径/ｍ承载力设计值Ｑ/ｋＮ承载力特征值Ｒ/ｋＮＺＡ８.０９.５９.５４ˑ１０５７.０８ˑ１０５ＺＢ５.７７.０４.８４ˑ１０５３.８４ˑ１０５图1超大直径扩底嵌岩桩及深基坑示意图171.3m116.8m84.8mZA6ZA5ZA7ZA4ZA3ZA8ZA1ZA2CJ6CJ7CJ9CJ1CJ11CJ13CJ8CJ2CJ10CJ5CJ4ZB1ZB4ZB5ZB2ZB6ZB7ZB3超大直径扩底嵌岩桩基坑支撑体系筏板底相对标高-29.8m３㊀数值分析３.１㊀基本假定由于超大直径嵌岩桩与岩层接触面积远大于中小直径桩ꎬ因此ꎬ桩周岩体的强度㊁不连续面分布情况㊁矿物组成以及岩体的各项异性等因素对桩基承载力的影响和变化情况远大于传统的中㊁小直径嵌岩桩ꎮ为了更好的反映岩石参数的影响ꎬＥ.Ｈｏｅｋ和Ｅ.Ｔ.Ｂｒｏｗｎ在１９８０年基于大量的现场岩体试验和岩石三轴试验结果ꎬ提出了适用于工程岩体的Ｈｏｅｋ￣Ｂｒｗｏｎ强度准则ꎮ经过多年的发展ꎬ目前使用最多的是Ｈｏｅｋ￣Ｂｒｗｏｎ２００２准则[７]ꎮ计算公式如下:σ１＝σ３＋σｃ(ｍｂσ３σｃ＋ｓ)ａ(１)ｍｂ＝ｅｘｐ(ＧＳＩ－１００２８－１４Ｄ)ｍｉ(２)ｓ＝ｅｘｐ(ＧＳＩ－１００９－３Ｄ)(３)１５ ㊀㊀㊀㊀第４６卷第１６期２０２０年８月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山西建筑ＳＨＡＮＸＩ㊀ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.４６Ｎｏ.１６Ａｕｇ.㊀２０２０ａ＝０.５＋１６[ｅｘｐ(－ＧＳＩ/１５)－ｅｘｐ(－２０/３)](４)其中ꎬσ１为最大主应力ꎻσ３为最小主应力ꎻσｃ为完整岩石的单轴抗压强度ꎻｍｉꎬｓ均为经验参数ꎬ反映岩石软硬程度ꎮＤ的取值为０~１ꎬ０说明施工中未扰动ꎬ１说明完全扰动ꎮ根据Ｈｏｅｋ￣Ｂｒｗｏｎ２００２准则ꎬ在强度较差岩体里采用人工或机械开挖ꎬＤ取０.５ꎻ当大范围的爆破开挖时ꎬＤ取１ꎮ基于此ꎬ本计算采用ＦＬＡＣ３Ｄ软件进行分析计算ꎬ在模型计算中假定如下:１)采用１/２轴对称模型进行单桩竖向承载力作用分析ꎬ桩身和桩周岩土体均采用实体单元建模ꎻ２)基于桩身在实际受力中的承载力情况ꎬ采用弹塑性模型ꎻ桩周强风化岩体采用Ｍｏｈｒ￣Ｃｏｕｌｏｍｂ模型ꎮ考虑到岩层差异性的影响ꎬ中风化和微风化岩体采用Ｈｏｅｋ￣Ｂｒｏｗｎ准则ꎬ基于岩体条件和现场施工方法对准则中参数进行修正ꎻ３)为了考虑桩和岩体界面相互作用关系ꎬ在两者界面间设置Ｇｏｏｄｍａｎ接触面单元ꎮ３.２㊀模型网格的建立单桩竖向承载力计算时ꎬｘ和ｙ方向扩至２０倍桩半径ꎬｚ方向扩至１０倍桩长ꎬ以消除边界效应的影响ꎮ计算桩基模型大小同设计ꎬ并按实际施工情况进行逐级加载ꎮ单桩三维计算模型如图２所示ꎮN图2单桩计算三维模型３.３㊀模型参数的选取基于现场勘查报告和室内试验的结果ꎬ计算中场地内各岩层的力学参数如表２所示ꎮ现场施工中采用人工挖孔的方法ꎬ对于岩层强度高的桩端则采用先现场爆破后人工机械挖孔的方法ꎮ综合考虑ꎬ在中风化和微风化花岗岩岩层中ꎬ采用Ｈｏｅｋ￣Ｂｒｗｏｎ２００２准则时ꎬ综合考虑本计算模型Ｄ取０.５ꎮ经计算得到的模型计算参数和接触面参数如表２ꎬ表３所示ꎮ表２㊀大直径扩底嵌岩桩数值计算参数花岗岩岩层名称单轴抗压强度/ＭＰａ弹性模量ＭＰａ泊松比内摩擦角(ʎ)内聚力ＭＰａ强风化￣１５.０１３００.２７２８０.０５强风化￣２１０.０２５００.２７２９０.０５中风化￣１２６.７９１６４００.２５１２０.１２中风化￣２３６.６０２５５００.２５１８０.２１微风化￣１５９.４１７７０００.２０４６０.６２微风化￣２８８.１９１２５２００.２０５８１.０２３.４㊀模型加载模型建立完成并赋参后先进行自重平衡计算ꎬ随后进行地层初始位移场清零ꎻ第二步按现场施工工序进行桩体的开挖和浇筑ꎬ计算完成后进行第二次位移场清零ꎻ第三步进行逐级加载至承载力设计值ꎮ如桩周土体无明显塑性区或桩顶未发生突变ꎬ继续计算至桩顶沉降出现突变或桩顶沉降达不合理范围时ꎮ表３㊀桩接触面参数接触面土/岩层Ｋｎ/ＭＰａ ｍ－１Ｋｓ/ＭＰａ ｍ－１内聚力/ＭＰａ内摩擦角/(ʎ)强风化￣１１００１０００.０２１６.８强风化￣２１７０１７００.０３１７.４中风化￣１４００４０００.０５７.３中风化￣２８００８０００.０８１０.９微风化￣１２０００２００００.１２２３.１微风化￣２３０００３００００.２０２９.１４㊀计算结果分析４.１㊀桩顶沉降变化规律本项目在２０１４年１２月１５日主塔楼结构全部封顶ꎬ施工过程中在桩周布置了沉降监测点ＪＣ(如图１所示)ꎮ限于篇幅ꎬ以ＺＡ３桩为例ꎬ对应现场施工荷载加载级数ꎬ现场沉降监测结果与数值计算结果如图３所示ꎮ两者吻合较好ꎬ计算结果准确可靠ꎮ图3大直径扩底嵌岩桩桩端沉降监测图5-5-10-15-20-25沉降/mm2013.5.42013.11.202014.6.82014.12.252013.8.122014.2.282014.9.16日期/年.月.日桩ZA3现场监测桩顶沉降桩ZA3数值计算桩顶沉降４.２㊀荷载—沉降曲线分析荷载 沉降曲线可反映桩在受力和荷载传递过程中位移变化关系ꎮ选取不同桩径㊁相同桩长的两根桩的曲线进行对比分析ꎮ桩ＺＡ３和桩ＺＢ２桩径分别为８.０ｍ(扩底９.５ｍ)和５.７ｍ(扩底７.０ｍ)ꎬ桩长均为持力层为微风化花岗岩￣２ꎮ在相同荷载作用下ꎬ两根桩的荷载 沉降曲线均无明显拐点ꎬ桩径较小的嵌岩桩沉降远大于桩径大的大直径嵌岩桩ꎮ另一方面也反映了增大桩径有利于提高桩基总承载力(见图４)ꎮ图4不同桩径的桩顶荷载—位移曲线01×1062×1063×1064×106桩顶荷载/kN-20-40-60-80-100-120-140-160-180桩顶沉降s/mm桩ZB2桩ZA3４.３㊀轴力和侧摩阻力分布选取桩长较长的ＺＡ１(３５.５ｍ)为例ꎬ在逐级加载下ꎬ分析其轴力和侧摩阻力的变化规律ꎬ桩基轴力见图５ꎮ桩体等直径段轴力逐渐减小ꎬ桩身仍起到传递荷载的作用ꎮ但在桩身轴力在扩底斜直线段这一位置处逐渐增大ꎬ分析原２５ 第４６卷第１６期２０２０年８月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山西建筑㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀因是由于扩底引起桩端截面面积的增大而导致轴力变大ꎮ在扩底处的等直径段ꎬ桩身轴力又表现和上部等直径段一致ꎬ即逐渐减小ꎮ上部荷载越大ꎬ这种现象就越明显ꎮ图5桩ZA1轴力分布1×1062×1063×1064×106桩顶荷载桩身轴力N /kN 2.0×105kN 5.1×105kN 9.5×105kN 20×105kN 30×105kN0510152025303540桩身z /m 扩底处桩周侧摩阻力分布如图６所示ꎮ随着上部荷载的增大ꎬ岩体强度高的岩层侧摩阻力也越大ꎬ与普通大直径嵌岩桩变化规律一致ꎮ但是在扩底斜线段出现了负摩阻力ꎮ分析原因是在加载过程中ꎬ随着桩身侧摩阻力沿深度不断发挥作用时ꎬ桩身的竖向应力对应不断减小ꎬ但是由于扩底导致桩体轴力在扩底范围内不断增大ꎬ进而导致了负摩阻力的产生ꎮ上部荷载越大ꎬ这种现象就越明显ꎮ图6桩ZA1侧摩阻力分布桩顶荷载2.0×105kN 5.1×105kN 9.5×105kN 20×105kN 30×105kN扩底处-2.0×1030.0 2.0×103 4.0×103 6.0×103桩身侧摩阻力q s /kN 0510152025303540桩身z /m ４.４㊀荷载分担比仍以ＺＡ１为例ꎬ各级荷载下不同岩层内和桩端㊁桩侧荷载分担比如图７所示ꎮ随着加载的进行ꎬ桩端阻力所占的比例从６５％提高到７５％ꎬ侧摩阻力所占比例从加载初期的３５％减小至２５％ꎮ中风化和微风化花岗岩为主要侧摩阻力的提供者ꎬ而强风化花岗岩的承载力影响几乎可以不考虑ꎮ因此ꎬ对于这类超大直径桩来说ꎬ如果桩周存在强度较高的岩层ꎬ不能完全忽略其侧摩阻力的影响ꎬ而是应当按摩擦端承桩来考虑设计ꎮ图7各级荷载下荷载分担比1009080706050403020100荷载分担1×1062×1063×1064×106桩顶荷载/kN强风化花岗岩侧摩阻力中风化花岗岩侧摩阻力微风化花岗岩侧摩阻力桩端阻力５㊀结语本文基于６００ｍ深圳平安大厦大直径嵌岩桩ꎬ采用ＦＬＡＣ３Ｄ进行了数值计算ꎮ并同时考虑了岩体强度参数㊁施工扰动等因素的影响ꎮ结果表明:１)对比现场监测和数值计算结果ꎬ采用Ｈｏｅｋ￣Ｂｒｏｗｎ强度准则可以更好的考虑桩周岩体差异性的影响ꎬ提高数值计算的准确性ꎮ２)随着荷载的增大ꎬ桩端阻力几乎承担了所有荷载ꎬ但如果桩周存在强度较高的岩层ꎬ其侧摩阻力不应该忽略ꎮ３)扩底处桩端截面面积的增大会引起桩体扩底部分斜直线段产生负摩阻力ꎬ在今后设计中需引起注意ꎮ参考文献:[１]㊀ＪＧＪ９４ ２００８ꎬ建筑桩基技术规范[Ｓ].[２]㊀ＡＡＳＨＴＯＬＲＦＤＢｒｉｄｇｅＤｅｓｉｇｎＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ.Ｄｒｉｌｌｅｄｓｈａｆｔｓ:ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＰｒｏｃｅｄｕｒｅｓａｎｄＬＲＦＤＤｅｓｉｇｎＭｅｔｈ￣ｏｄ[Ｓ].ＰｕｂｌｉｃａｔｉｏｎＮｏ.ＦＨＷＡ￣ＮＨＩ￣１０￣０１６ꎬ２００７.[３]㊀ＪＴＧ/ＴＦ５０ ２０１１ꎬ公路桥涵施工技术规范[Ｓ].[４]㊀吴江斌ꎬ王卫东ꎬ陈㊀锴.４３８ｍ武汉中心大厦嵌岩桩设计[Ｊ].岩土工程学报ꎬ２０１３ꎬ３５(Ｓ１):７６￣８１.[５]㊀刘会球.嵌岩桩承载力影响因素数值分析[Ｊ].铁道科学与工程学报ꎬ２０１８ꎬ１５(１０):２５３５￣２５４０.[６]㊀徐㊀薇ꎬ刘㊀波ꎬ周予启.超大直径扩底嵌岩桩模型试验研究[Ｊ].中国安全生产科学技术ꎬ２０１７ꎬ１３(７):１１７￣１２３.[７]㊀ＨｏｅｋＥꎬＣａｒｒａｎｚａ￣ＴｏｒｒｅｓＣꎬＣｏｒｋｕｍＢ.Ｈｏｅｋ￣ＢｒｏｗｎＦａｉｌｕｒｅＣｒｉｔｅｒｉｏｎ￣２００２ｅｄｉｔｉｏｎ[Ａ].ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＮＡＲＭＳ￣Ｔａｃ２００２ꎬＭｉｎｉｎｇＩｎｎｏｖａｔｉｏｎａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ[Ｃ].２００２.Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｌａｒｇｅ￣ｄｉａｍｅｔｅｒｂｏｔｔｏｍ￣ｅｘｐａｎｄｅｄｒｏｃｋ￣ｓｏｃｋｅｔｅｄｐｉｌｅＸｕＷｅｉ㊀ＦａｎｇＸｉａｎｌｕｎ(ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ(Ｂｅｉｊｉｎｇ)ꎬＢｅｉｊｉｎｇ１０００８３ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｉｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆａ６００￣ｍｅｔｅｒｓｕｐｅｒ￣ｌａｒｇｅ￣ｄｉａｍｅｔｅｒｒｏｃｋ￣ｓｏｃｋｅｔｅｄｐｉｌｅｗｉｔｈａｍａｘｄｉａｍｅｔｅｒｏｆ８.０ｍａｎｄａｂｏｔｔｏｍｅｘｐａｎｓｉｏｎｏｆ９.５ｍ.Ｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔꎬｔａｋｉｎｇｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｒｏｃｋｌａｙｅｒｓａｒｏｕｎｄｔｈｅｐｉｌｅꎬｔｈｅｐｉｌｅ￣ｒｏｃｋｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎꎬｔｈｅｂｌａｓｔｉｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅａｔｔｈｅｐｉｌｅｅｎｄꎬａｎｄｔｈｅｒｏｃｋｍａｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓ.Ｔｈｅａｃｃｕｒａｔｅｏｆｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｉｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｓｉｔｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ.Ｔｈｅｒｅ￣ｓｕｌｔｓｐｒｏｖｉｄｅａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｓｉｍｉｌａｒｐｒｏｊｅｃｔｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｌａｒｇｅ￣ｄｉａｍｅｔｅｒｒｏｃｋ￣ｅｍｂｅｄｄｅｄｐｉｌｅꎬｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙꎬａｘｉａｌｆｏｒｃｅｃｕｒｖｅꎬｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ３５ ㊀㊀㊀第４６卷第１６期２０２０年８月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀徐㊀薇等:大直径扩底嵌岩桩承载力分析计算。
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中图分类号 ：Ｕ ４ ７ ３ ． １
文献标 志码 ：Ａ
文章编 号 ：１ ０ ０ ３— ８ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ６— ０ ０ ４ ２— ０ ６
０ 引 言
向抗 拔 静 载 试验 数 据 ，分 析 了嵌 岩 抗 拔 桩 桩 身 轴 力 分 布特 性 、侧 摩 阻 力 及 桩 端 阻 力 的特 性 ，并 提
随着我 国西部 建 设 事业 的快 速 发 展 ，输 电线路
工程 不 断增 多 ，山 区输 电 线路 铁 塔 多位 于斜 坡 上 。
四川 广元线路 区域地层 岩性 主要 表现 为上 覆 ０— ３ ｍ
的黏土 ，碎石 土覆 盖 层 下伏 砂 泥 岩 、粉 砂 岩 、灰岩
出该 地 区侧 摩 阻力 的取值 特 点 。
Ｉ ｌ ａ ｍｐ ａ ｒ ｕ ｔ ｈ ｉ Ｋ等 通 过 模 型 试 验 研 究 土 工 织
物加 固扩 大 头 周 围 土 体 对 扩 底 桩 极 限抗 拔 承ｗ ａ ｒ ｔ Ｗ＿ ４ 通 过 试 验 研 究 了 成 层 砂 土 中平 板 扩底 锚 桩 。
密砂 条 件 下 扩底 桩 的 抗 拔 承 载 特 性 ；并 研 究 了扩 底桩 的 扩 大 头 几 何 尺 寸 对 极 限 抗 拔 承 载 力 的
影响。
比等 截 面桩 大 幅 度 提 高 ，扩 底 抗 拔 桩 的极 限 承 载
力 和 变 形控 制 均 优 于桩 侧 后 注浆 抗 拔桩 。 吴 江斌 等 ¨ 。 。 通 过 数值 模 拟 分 析 扩 大 头 对 抗 拔 承载 力 提 高 所 起 的 作 用 ，并 就 扩 大 头 扩 径 倍 数 、 扩 大 头 长 度 、扩 展 角 度 及 扩 大 头 持 力 层 性 质 等 进 行 了敏 感性 计 算 。 然而 ，上述 扩底 抗拔 桩 多数 以砂 土或 软 土为 地 基 ，基于我 国西部 地 区地层分 布多为上覆 ０～３ ｉ ｎ的 黏土 ，下伏 砂 泥 岩 、粉 砂岩 、灰 岩等 ，对 于此 类 地 质条件下扩底 桩 桩型 、上覆 土厚 度 等对 极 限抗 拔 承 载力 的敏感性 分 析较 少 ，尤 其是 对 于坡 度 的影 响 分 析更 少 。 本文 以四川广元 输 电线 路 的抗 拔桩 现 场试 验 为
嵌 岩 扩 底 桩 抗 拔 承 载 特 性 的数 值 模 拟 研 究
王钦 科 ，林 大 富 ，吴 孟松
（ 西南交通 大学 ，成都 ６ １ ０ ０ ３ １ ）
摘
要 ：以四川广元输 电线路 的嵌 岩 扩 底抗 拔 桩 现场 试验 为分析 对 象，运 用岩 土有 限元 软件
Ｐ Ｌ Ａ Ｘ Ｉ Ｓ ３ Ｄ模 拟现场试验 ，数 值分析 与现 场试 验 实测 的 Ｑ—ｓ曲线吻合 良好 ，验证 了参数 选取 的 正 确性和计 算模 型 的合理 性 。在此基础 上 ，通过数 值计 算 ，深入研 究 了扩 大 头的尺 寸、桩径 、嵌 岩 深 度 、覆盖层 厚度 以及坡 度对嵌 岩扩底桩极 限抗 拔承载 力的影响 。结果表 明 ：Ｑ— Ｓ曲线呈 陡 变型 ， 出 现 了明显的拐点 ；扩 大 头直径 、桩 径相 比嵌岩 深度对提 高抗拔桩 的刚度 系数有显 著效果。
何 剑 根 据 某 核 电 厂 ２根 嵌 岩 灌 注 桩 单 桩 竖
收 稿 日期 ：２ ０ １ ７—０ ３—１ ５
作 者 简 介 ：王 钦 科 （ １ ９ ９ ０一） ，男 ，四 川 南 充 人 。 硕 士研 究 生 ， 主 要从事桩基 基础 工程 方面 的研 究工 作。Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ ： ｑ ｋ ｗ ａ ｎ ｇ
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４ ２・
路 基 工 程 Ｓ ｕ ｂ ｇ ｒ ａ ｄ ｅ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
２ ０ １ ７年第 ６ 期 （ 总第 １ ９ ５期 ）
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． １ ３ ３ ７ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ３ — ８ ８ ２ ５ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ６ ． ０ ９
性 质对抗拔 桩极 限承 载力的敏 感性计 算较 少 ，因此 ，
嵌 岩扩底桩 的抗 拔 承载 特性 对我 国西部 输 电线 路 工 程 等有重要 的研究价 值 。 国内外 学 者 对 抗 拔 桩 进 行 了 大 量 的研 究 ， Ｄ ｉ ｃ ｋ ｉ ｎ Ｅ Ａ等 采 用 离 心 模 型 试 验 研 究 了松 砂 、
吴 兴 序 等 根 据 模 型 试 验 分 析 了 岩 层 中抗 拔 桩 的 破坏 模 式 ，并 提 出 了改 进 的 抗 拔 承 载 力 计 算 公 式 和计 算 参数 确 定 方 法 。 周 治 国等 根 据 现 场 原 型试 验 对 嵌 岩 旋 挖 扩 底 抗 拔桩 承 载 规 律 进 行 研 究 ，分 析 桩 身 开 裂 、桩 身 变 形 规律 ，认 为 桩 侧 摩 阻 力 是 逐 渐 发 挥 的 ，扩 大 头 抗拔 力 在 整个 抗 拔 力 占较 大 比例 。 张 尚根 等 采 用 剪 切 位 移 荷 载 传 递 法 和 弹 性 力 学 理论 ，推 导 出扩 底 抗 拔 桩 的 荷 载 一位 移 关 系 理 论 解 ，并 与 实 测数 据 基本 一 致 。 赵彤 等 开 展 了扩 底 抗 拔 桩 与 桩 侧 后 注 浆 抗 拔 桩 的 现场 足 尺 试 验 ，结 果 表 明 ：其 抗 拔 承 载 力
等 ，然而这些 区域 常 年 多风 、风 荷 载较 大 ，对 铁塔 基 础 的抗拔 要求较高 。
抗拔桩 因其 承载 力 高 、施 工 方便 而 广 泛应 用 于
我国 山区的输 电线 路 工程 。 目前 ，对 扩 底 桩 的研究 较 少 ，尤其 针对嵌 岩 桩 。对 于扩 大 头 、桩 型及 土层