【摘要】：巖溶區(qū)樁基設(shè)計(jì)及施工時(shí),遇到溶洞頂板厚度不滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求情況,樁基需穿過(guò)溶洞并嵌入溶洞底板一定的深度,即“溶洞型樁基”。由于溶洞的存在,導(dǎo)致溶洞型樁基的“地層-樁基-溶洞”系統(tǒng)的破壞模式、荷載傳遞規(guī)律等與常規(guī)嵌巖樁存在一定的差異,目前溶洞頂板臨界厚度的確定、溶洞型樁基承載機(jī)理及計(jì)算方法等尚不完善,且保證溶洞型樁基機(jī)械成孔施工順利進(jìn)行的溶腔整治效果也不理想。針對(duì)以上問(wèn)題,論文以巖溶區(qū)某工程建設(shè)項(xiàng)目為依托,系統(tǒng)開(kāi)展了巖溶區(qū)溶洞型樁基承載機(jī)理及溶腔整治技術(shù)的研究,主要的研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下:(1)建立了單樁樁端溶洞頂板沖切破壞模式,提出了采用“臨界厚徑比(即:溶洞頂板厚度與樁基直徑之比)”確定溶洞頂板安全厚度的概念,推導(dǎo)了不同巖石單軸抗壓強(qiáng)度折減系數(shù)條件下的厚徑比與巖石軟硬程度、巖體質(zhì)量綜合評(píng)分的關(guān)系公式,計(jì)算得出了不同巖體基本質(zhì)量等級(jí)下的臨界厚徑比,即巖體基本質(zhì)量級(jí)別為I級(jí)時(shí)2.5,巖體基本質(zhì)量級(jí)別為II級(jí)時(shí)2.5～3.0,巖體基本質(zhì)量級(jí)別為III級(jí)時(shí)3.0～3.8,巖體基本質(zhì)量級(jí)別為IV時(shí)3.8～5.0。(2)通過(guò)數(shù)值計(jì)算,分析了單層、多層溶洞型樁基“地層-樁基-溶洞”系統(tǒng)的破壞模式,其中單層溶洞型樁基破壞模式為:溶洞頂板張拉破壞、樁周土體剪切破壞、樁端巖體擠壓剪切破壞,前兩種破壞模式發(fā)生在后者之前;多層溶洞型樁基呈現(xiàn)漸進(jìn)破壞的特性,破壞模式可分為三類,即:單層頂板破壞型,多層頂板破壞型,全貫通破壞型。(3)溶洞頂板張拉破壞模式為下寬、上窄的對(duì)稱旋轉(zhuǎn)體,張拉破壞區(qū)域的寬度和高度主要受溶洞跨徑的影響,當(dāng)溶洞跨徑達(dá)到一定的程度時(shí)才能為張拉破壞區(qū)域的形成提供足夠的臨空面。(4)假定溶腔為無(wú)填充狀態(tài),溶洞型樁基承載過(guò)程中,溶洞頂板張拉破壞形成塌落拱,樁側(cè)摩阻力計(jì)算時(shí)需忽略塌落拱高度范圍內(nèi)巖土體的貢獻(xiàn);塌落拱所引起的“拱效應(yīng)”使上覆巖土體提供給樁身的側(cè)摩阻力呈一定程度的增大趨勢(shì),樁基側(cè)摩阻力計(jì)算時(shí),需考慮一個(gè)大于1.0的“拱效應(yīng)”系數(shù)Ψ。實(shí)際工程應(yīng)用時(shí),建議Ψ取值為1.0,作為安全儲(chǔ)備。(5)為了確保溶洞型樁基機(jī)械成孔的順利進(jìn)行,針對(duì)不同的巖溶發(fā)育情況提出了不同的溶腔整治技術(shù),即:針對(duì)高度小于1.0m的溶腔,開(kāi)發(fā)了一種可控式溶腔注漿充填整治技術(shù),配置了注漿范圍、注漿量可控的復(fù)合型漿液,漿液材料為水、水泥、粉煤灰、礦粉,外加劑為Na2CO3、鈉基膨潤(rùn)土,提出了質(zhì)量控制的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo);針對(duì)高度大于1.0m的溶腔,開(kāi)發(fā)了一種溶腔灌注石渣混凝土整治技術(shù),配置了澆筑范圍、澆筑量可控的石渣混凝土,原材料為水、石渣、水泥、粉煤灰、礦粉,提出了不同溶腔情況下質(zhì)量控制的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU473.1
【圖文】：

圖１－２中國(guó)喀斯特分布圖逡逑碳酸鹽巖地層總面積達(dá)３００多萬(wàn)平方公里，其中外露地表的碳酸鹽的面積近１３０逡逑萬(wàn)平方公里［３？５］，占國(guó)土面積１／７，如圖１－２所示。碳酸鹽巖地層在全國(guó)各地均有分逡逑布，其中廣西壯族自治區(qū)、貴州省和云南省東部所占的面積最大，是世界上最大逡逑的喀斯特區(qū)之一，湖南省西部、湖北省西部、四川省東部、山東省、山西省等地逡逑碳酸鹽巖石分布的面積也較廣，西藏藏族自治區(qū)和北方一些地區(qū)也有分布。逡逑隨著國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入的加大及西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的深入推進(jìn)，巖溶發(fā)逡逑育地區(qū)各類工程建設(shè)項(xiàng)目越來(lái)越多。然而，由于水對(duì)可溶性巖石綜合作用的復(fù)雜逡逑性，致使地表及地下產(chǎn)生了各種各樣地質(zhì)形態(tài)的地貌單元，且其斷面形狀很不具逡逑規(guī)律性，加上其隱蔽性非常強(qiáng)的特點(diǎn)，不易探測(cè)到、探測(cè)全，給工程的建設(shè)帶來(lái)逡逑了極大的困難。大量的工程實(shí)踐證明

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本文編號(hào)：2802290