岩溶区桩基冲切破坏模式及安全厚度研究

针对岩溶区桩基冲切破坏模式研究的不足,结合混凝土平板受力特性,运用极限分析原理确立了符合工程实际的岩溶区桩端溶洞顶板冲切破坏机制。引进格里菲斯非线性岩石强度准则,基于功能原理导出了桩端岩层抗冲切破坏的极限荷载,然后通过变分原理求得了冲切破坏体的母线方程,最后通过微分获得了岩层抗冲切安全厚度计算公式。参数分析表明：冲切破坏模式主要取决岩石抗压与抗拉强度之比 , 值越小,冲切破坏体底部直径 越小;反之,冲切破坏体底部直径 越大。一般情况下, 的值在2.0～4.0之间。岩石抗压与抗拉强度的比 也是抗冲切安全厚度确定的主要影响因素,随 值的提高,安全厚度应适当增大。对于石灰岩地区,安全厚度一般取2～3倍桩径较为合理。工程算例对比分析表明,理论计算与实测结果吻合较好,其结果对岩溶区桩基设计有一定参考价值。     

考虑基桩嵌岩段侧阻的岩溶区顶板安全厚度计算

为考虑岩溶区基桩嵌岩段侧阻力的影响,提出了一组确定岩溶区桩端顶板安全厚度的计算方法。考虑顶板的整体承载效应,结合弹性力学及第一强度理论,得到了顶板抗弯安全厚度计算式;考虑嵌岩段桩侧摩阻力对桩顶荷载的分担作用,结合格里菲斯判据及摩尔判据,获得了顶板抗冲切和剪切的安全厚度计算公式,进而运用ABAQUS建立了岩溶顶板与基桩整体分析计算模型,有限元计算结果与理论计算值吻合良好。结合工程实例重点分析了顶板厚跨比对抗弯安全厚度的影响,顶板岩层厚度对抗冲切、剪切安全厚度的影响以及嵌岩段侧摩阻力系数?对顶板安全厚度计算的影响。     

岩溶及采空区桥梁桩基桩端岩层安全厚度研究

通过对桩端岩层变形特性及破坏机理的深入分析，针对岩溶及采空区桥梁桩基桩端持力岩层安全厚度的确定进行了较全面的探讨，提出了一系列经济合理、安全可靠、且便于工程应用的计算公式，并对公式的使用范围、注意事项、影响因素以及其合理安全系数的选取等进行了讨论。     

岩溶隧道顶板安全厚度的理论探讨与工程应用

在岩溶区隧道施工中,隧道顶部既有较大尺度溶洞引起的隧道顶板跨塌是威胁隧道施工的主要问题之一。从隧道施工引起的既有溶洞与隧道间岩层的受力,岩层力学性质和围岩水文地质条件变化出发,分析了隧道施工中影响岩层稳定的主要因素,在此基础上将隧道顶部既有较大尺度溶洞引起的隧道施工期顶板的破坏问题归结为两端简支或4边固支薄层岩板的失稳问题,建立了相应的力学分析模型。采用弹性板理论,对不同力学模型的受力状态进行分析,推导了建立在岩体抗拉和抗剪强度准则基础上的岩溶隧道顶板岩层最小安全厚度计算公式。采用该公式对武都水库导流洞既有溶洞影响下典型洞段隧道顶板稳定性进行分析,跟踪施工调查的顶板稳定情况性态验证了公式的适用性。     

岩溶地区桩基承载性能试验研究

结合岩溶地区两个工程实例的静载荷试验和应力测试结果,对桩的荷载传递特性进行了对比分析,桩端岩溶对桩承载特性的影响,不仅表现为对桩端阻力的影响,对桩侧摩阻力也会产生影响。应用有限元方法分析了桩端岩土对桩承载力的影响。计算结果表明,桩端岩土的变形模量对承载力影响很大;随着变形模量增大,承载力将大幅提高。      

溶洞顶板稳定性影响因素正交有限元法分析

随着岩溶地区兴建越来越多的公路工程,岩溶地基稳定问题已成为公路工程建设中的突出问题,其中又以溶洞的影响最为显著。采用正交弹塑性三维有限元法评价了各因素对溶洞顶板稳定性的影响程度(敏感度)。分析结果表明: 影响溶洞顶板稳定性的主要因素为顶板岩层厚度、岩体力学特性和溶洞宽度。      

碳酸盐岩地层裂缝层控性发育特征研究——以柯坪地区奥陶系碳酸盐岩为例

下古生界碳酸盐岩地层是塔里木盆地油气勘探的重点层系,而裂缝系统是影响碳酸盐岩储层非均质性的重要因素,裂缝的空间发育分布不仅影响着储层的岩溶改造,还在一定程度上控制了油气的运移聚集。近年来,随着在塔里木盆地阿满过渡带的走滑断裂带取得一系列重大油气勘探发现,断裂的控储、控藏作用逐渐得到重视。为研究碳酸盐岩地层中裂缝的空间发育规律及控制因素,结合前人研究成果,对柯坪地区奥陶系碳酸盐岩野外露头剖面进行了详细解剖。结果表明,裂缝在垂向地层中具有层控性发育的特征,层序边界、岩性界面、岩层界面等沉积界面控制了碳酸盐岩地层裂缝的发育,裂缝的终止端多位于该类界面处或附近;同时,裂缝的发育还受岩层厚度的影响,当岩层厚度较小时,裂缝密度总体上随岩层厚度的增大而增大,而当岩层厚度超过一定值1.0～1.5 m时,裂缝密度趋于恒定。碳酸盐岩地层裂缝的层控性发育对流体在地层中的流动具有重要影响,力学界面处裂缝的大量终止促使裂缝系统内流体的主要流动方向发生改变,从而影响岩溶作用的发育和分布,力学界面附近是形成区域性岩溶孔洞、洞穴系统的有利部位。     

岩溶地区素混凝土桩复合地基技术的应用实例

隐伏型岩溶地区地质条件复杂,建筑物常采用桩基础,当岩溶覆盖层厚度大时可采用复合地基;近年来,对沉降控制严的重要建筑物,也开始逐步探索使用刚性桩复合地基技术的可行性。介绍了深圳市龙岗文化中心的岩溶地质条件、复合地基设计和施工情况;沉降观测结果表明,在岩溶地区使用素混凝土桩复合地基技术是可行的。对类似工程有一定的参考价值。     

串珠状溶洞地层中桩基荷载传递特征的数值计算

桩基下穿串珠状溶洞时的承载性状极其复杂,分析桩基荷载传递与溶洞稳定性的耦合响应特征具有重要意义。建立地质模型上述问题进行数值计算,主要得到以下结论:受桩侧荷载传递作用,顶板厚度与溶洞跨度之比小于某一数值时岩层将产生冲切破坏,比例相对较大时剪应力将集中分布并发生冲剪破坏;溶洞的存在使桩侧阻力分布存在多个极值点,其数量与上覆岩层厚度、溶洞数量及底板岩层厚度等相关;溶洞顶板临空面处侧阻力存在迅速衰减段,其范围受卸荷岩层厚度及岩层竖向位移影响较大,当外荷载增大到一定数值以后该区域侧阻力变化较小;中夹岩层处侧阻力极大值位于岩层中部,且随层厚的增大而减小,厚度较小时侧阻力呈等腰三角形对称分布,厚度较大时呈阶梯型分布,厚度越大阶梯跨度越大,分布越均匀;中夹岩层侧阻力分布受桩长变化影响较小,但下部底板侧阻力分布受桩长及外荷载影响较大;中夹岩层的荷载-位移曲线（Q-S'）呈抛物线型变化,存在明显的屈服拐点,层厚越大竖向位移越小,相同外荷载作用下桩越长其位移越大;桩径越大,Q-S'曲线拐点对应外荷载越大,对应中夹岩层位移越大,但桩径超过某一值后影响程度逐渐变小。     

中国北方寒武—奥陶系岩溶层组类型及其区域变化规律

本文在大量剖面资料统计的基础上,根据岩层的厚度比例和连续厚度及其组合形式,对我国北方寒武—奥陶系岩溶层组类型进行了划分,着重论述了岩溶层组类型的区域变化规律。为含水层系统的划分和水资源评价及区域岩溶发育规律的研究,提供了重要的基础资料。      

桩前溶洞对抗滑桩嵌固端稳定性影响物理模型试验研究

随着抗滑桩在工程中的大量运用,岩溶区抗滑桩嵌固端稳定性问题日益突出。当抗滑桩桩前存在溶洞时,溶洞在水平荷载下可能会发生变形,导致抗滑桩嵌固端失去稳定性。本文基于相似模型理论,建立了抗滑桩嵌岩段桩前存在两种不同形状溶洞（长轴方向水平和长轴方向竖直）试验模型。利用水平加载试验,针对椭圆形桩前溶洞对抗滑桩嵌固端的稳定性影响进行了研究,获得以下相关结论:溶洞长轴方向为竖直的试验模型嵌岩体变形分为弹性变形、裂纹稳定扩展及加速扩展三个阶段,加载到破坏荷载时溶洞顶板产生隆起破坏,最终形成的顶板处破坏断面与水平方向成45°左右;桩前溶洞长轴方向为水平的试验模型在达到溶洞长轴方向为竖直的模型破坏荷载增大一级荷载时,嵌固端保持整体稳定;相比于横长轴溶洞,纵长轴溶洞的存在更显著的降低了抗滑桩嵌固端的承载力,且溶洞顶板厚度越小,对抗滑桩嵌固端承载力影响越大,破坏形式为溶洞顶板受压破坏;基于极限平衡法,提出了桩前存在溶洞时嵌固端承载力验算方法,并对验算方法进行了验证。      

不同场地条件下长桩的承载性状研究

根据软土地基、非软土地基中长钻孔灌注桩静载荷试验和桩身轴力的测试结果,分析探讨了竖向荷载下长桩的受力性能及沉降特征的一些规律。桩侧土模量较高的非软土地区的长桩静力试桩所测得的结果表明,荷载传递和桩身压缩与软土地区超长桩性状相似,长桩的桩身压缩量相当可观,计算中应予以考虑。极限侧阻力与端阻力不同步发挥,不同深度处的不同土层处基桩的侧阻也不能同步发挥;同时指出相关规范中极限承载力计算公式的不严密之处,并且探讨说明了竖向荷载下的长群桩基础变形性状及沉降计算有待进一步的研究。本项研究对今后超长桩的理论研究和工程设计应用具有一定的借鉴作用。     

长短桩复合地基设计计算的探讨

通过对长短桩复合地基承载力计算的不同公式进行对比分析 ,提出比较适宜的设计方法 ,并提出其沉降计算公式和加固效果检测方式 ,并将长短桩复合地基理论灵活应用于补桩设计     

长短桩组合多元复合桩基技术的应用研究

论述了长短桩组合多元复合桩基的设计原理,分析了复合桩基承载力和地基沉降的计算方法。并结合灰砂桩与CFG桩组合桩基处理工程实例,介绍了按长短桩多元复合桩基设计计算、施工技术和处理效果。实践证明,长短桩复合桩基组合形式多样,不受桩型选择限制,可实现单元组合或多元组合,它能充分发挥桩间土、短桩和长桩三者的潜能,大幅度地减少了长桩的用量,确保地基承载能力,并可有效地控制基础整体沉降和差异沉降,其应用前景广阔。     

长短桩高强复合地基在高层建筑中的应用

长短桩高强复合地基能充分调动桩间土体参与工作,并在竖向方向上的刚度梯度变化与附加荷载的应力扩散变化趋势相同。以考虑不同桩体长度、桩体刚度和考虑周围多层土体分布的长短桩相互作用计算模型为依据,对某高层建筑进行长短桩高强复合地基的分析设计计算,通过与实测数据对比,表明长短桩高强复合地基应用于高层建筑可以满足承载力和沉降的要求。长短桩高强复合地基因其高承载力、经济性优越和施工灵活并工期短的特点,将会成为高层建筑桩基础的巨大挑战。     

灰土碎石振动挤密桩在杂填土地区的地基处理施工方法和作用

在新近杂填土上建厂，因杂填土松散、厚度大、基岩埋深大，若采用基岩作天然地基即用人工挖孔桩或机械成孔灌注桩，则很不经济，施工也存在安全隐患，易坍孔，且工期长。经过比较，采用灰土碎石挤密桩对杂填土进行处理后，作复合地基，施工易于操作并极大的缩短了工期，取得了良好的效果。     

The influence of karst features on environmental studies in Turkey

 The carbonate rocks of Turkey, which underlie about one third of the country, possess major water resources with great potential for electricity generation and water supplies. The ongoing development of karst features, especially in the southern part of Turkey, demonstrates specific environmental problems that occur in many karst water supply projects. Karst aquifers, springs, sinkholes, dolines, poljes and other karst features are of great importance from the standpoint of karst water resources and environmental research studies. In karst regions, conservation and protection of groundwater resources for both qualitative and quantitative evaluations is possible only when the catchment area is determined accurately. Since the catchment area in karst terrains is not limited by the surface drainage boundaries and the groundwater flows through well-developed coduits or fissures, the equations used in non-karstic areas cannot be applied to such karstic regions. Studies on the development of karst features and its environmental impacts in Turkey are of recent origin. Therefore, many unreliable methods are being applied in karstic areas. For example, the use of "shallow holes or sinkholes and fault zones" for septic water waste disposal or as sewage by those who are not familiar with karst, sometimes causes very serious problems of extensive groundwater pollution. This paper discusses the development of different karstic features in Turkey and case studies on its environmental impacts. Received: 27 December 1995 · Accepted: 10 July 1996     

东辽河铁路大桥桩基础施工地质问题的处理

东辽河铁路大桥地基的第四系存在多原因形成的人为物质,构成桥桩基础施工的障碍,使桩孔钻探施工难以进行。经采用多种方法对不同问题进行处理,达到了施工目的。     

Influence of deep excavation on adjacent bridge piles considering underlying karst cavern: a case history and numerical investigation

This study investigates the disturbance of bridge piles caused by the adjacent deep excavation of a metro station in Guangzhou while considering the existence of underlying karst caverns. Ground treatment was adopted to reduce the effects of the deep excavation on the surrounding environment, including metro jet system (MJS) technology and karst treatment. Considering the presence of karst cavern and an inhomogeneous limestone layer, three-dimensional nonlinear finite element analysis (FEA) was implemented to investigate the excavation-induced effects on the surrounding ground and structures. Coupled pore fluid diffusion and stress analysis were adopted for the excavation simulation, and comparative analyses between the field data and FEA results were used to verify the numerical model. A series of parametric studies were conducted by varying the parameters of the MJS piles and karst cavern filling. This study reveals that: (1) increasing the Young’s modulus of the MJS pile leads to a decrease in ground and wall settlement; (2) the optimal buried depth of MJS piles is the depth that reaches the rock stratum; (3) the optimal MJS pile–wall distance is 0.225H (H denotes excavation depth); (4) increasing the piles diameter leads to a linearly decrease in wall and piles settlement; and (5) varying the Young’s modulus and permeability coefficient of the karst cavern filling has little effect on the surrounding environment. MJS treatment can be used as an effective measure for protecting the surrounding environment from disturbance by deep excavations.

     

旋挖钻机在岩溶地区干作业成孔方法与质量控制

在沪昆铁路盘州站桩基施工中,采用旋挖钻机干作业成孔,成孔过程中近1/3的桩基遇到了溶洞。通过分析不同病害情况,针对在岩溶地层施工中遇到的无充填和半充填溶洞地质条件,分别采取了土石回填筑壁、反转复压,素混凝土挤扩成孔、分段成型,钢护筒护壁、挡截桩混凝土,斜岩找平、重新钻进,定位回填、水泥固化等技术措施,完成了桩基的施工任务。