Discussion on“Empirical methods for determining shaft bearing capacity of semi-deep foundations socketed in rocks”[J Rock Mech Geotech Eng 6(2017)1140-151]

A new comprehensive set of data（n = 178） is compiled by adding a data set（n = 72） collected by Arioglu et al.（2007） to the data set（n = 106） presented in Rezazadeh and Eslami（2017）. Then, the compiled data set is evaluated regardless of the variation in lithology/strength. The proposed empirical equation in this study comprises a wider range of uniaxial compressive strength（UCS）（0.15 MPa 〈 σ_（rc） 〈156 MPa） and various rock types. Rock mass cuttability index（RMCI） is correlated with shaft resistance（r_s） to predict the shaft resistance of rock-socketed piles. The prediction capacity of the RMCI versus r_s equation is also found to be in a fair good agreement with the presented data in Rezazadeh and Eslami（2017）. Since the RMCI is a promising parameter in the prediction of shaft resistance, the researchers in the rock-socketed pile design area should consider this parameter in the further investigations.

隧道穿越岩堆体围岩剪切特性及分级

为解决隧道穿越岩堆体围岩分级不准确的问题,通过相似材料直剪试验分析岩堆体的直剪特性,将含水率和填充土含量两个因素带入熵权可拓物元法,并结合地质指标进行分级研究。结果表明岩堆体的抗剪强度随着含水率、填充土含量的增大,先增大后减小,最终趋于平稳,过高或过低的含水率和填充土都会“弱化”岩堆体的抗剪强度。根据岩堆体的特点,选取岩石单轴饱和抗压强度、节理裂隙密度、岩体完整性系数、含水率和填充土含量作为分级指标,结合熵权可拓物元法,将所选指标和熵权可拓物元法结合并在工程实例进行验证,分级结果比原方法准确性更好,证明研究提出的围岩分级方法是合理可行的。研究结果能够为岩堆体隧道的围岩分级提供指导,为施工设计和支护方式提供依据。

微型钢管桩-锚杆新型组合基础承载特性研究

为解决输电线路传统锚杆基础材料耗量大、施工安全问题突出、环水保效益差、施工工期长以及运输不便的问题,提出了一种装配式输电线路型钢群锚基础,包括型钢结构、微型钢管桩-锚杆新型组合基础。采用有限元方法建立了单根微型钢管桩-锚杆组合基础的三维精细化数值模型,研究了多种荷载工况下组合基础锚筋、灌浆体、钢管及周围岩体的应力场与位移场变化规律,并与普通锚杆基础计算结果进行了对比分析;分析了钢管尺寸、岩体强度等因素对新型组合基础承载性能的影响规律。讨论了新型组合基础水平位移与岩体强度的定量关系;将钢管、钢管内侧混凝土与锚筋简化为整体力学模型,基于Winkler弹性地基梁法建立了单根微型钢管桩-锚杆组合基础的水平位移计算方法,并将计算结果与数值模拟结果进行对比。结果表明:相同工况下新型组合基础锚筋、灌浆体与周围岩体的应力及位移更小,新型组合基础适用于岩体等级为极软岩的情况;多种荷载工况下新型组合基础产生的位移随着岩体强度降低而逐渐增大,当岩体质量较差时,可采用增大钢管的横截面面积及长度等措施限制组合基础的水平位移。

应用微芯桩传感器的拉裂型边坡危岩体临崩倾斜变形特征现场实测研究

边坡危岩体崩塌的监测预报一直是地质灾害防灾研究的重点和薄弱环节。基于微电子机械系统(micro-electromechanical system,简称MEMS)技术构建了危岩体微小倾斜角度与强振加速度的“采集-计算-传输”机制,研制了微芯桩传感器,实现了危岩体的低功耗长期监测。通过拉裂型危岩体崩塌现场实测分析,发现了拉裂型危岩体具有倾斜变形加速并伴随强振动频次、幅值增加的崩塌前兆。探明了临崩加速倾斜阶段累计倾斜变形量与倾斜变形速率之间具有显著指数关系,且倾斜速率倒数与距离崩塌时长具有线性相关性,进而建立了“倾斜速率倒数法”崩塌时间预测模型,形成了基于MEMS倾斜角度传感数据特征的预测模型实时应用算法流程。研究成果可对崩塌灾害的监测预警产生积极的促进作用。

软岩地基斜锚-短桩复合基础水平承载性能研究

针对山区输电线路岩石地基斜锚-短桩复合基础这一新型基础型式,采用有限元方法构建并验证计算模型,并进一步以短桩的桩径及其嵌岩深度、斜锚长度、斜锚连接节点距地表深度为参数,开展嵌岩短桩及斜锚-短桩复合基础抗水平承载性能对比研究。基于斜锚-短桩复合基础水平荷载-位移曲线初始弹性段、弹塑性过渡段和直线破坏段的三阶段变化特征,确定了各基础相应阶段的水平承载力。研究岩体及桩身截面混凝土应力分布特征、斜锚与短桩连接节点位置对斜锚-短桩复合基础抗水平承载性能的影响规律,结果表明:斜锚与岩体间的黏结锚固作用可将基顶水平力转化为斜锚拉力,使水平荷载传递至斜锚周围及短桩桩端以下的岩体,进而有效提高斜锚-短桩复合基础水平承载性能。通过优化斜锚连接节点距地表深度,可减小桩径及其嵌岩深度同时满足相应基础抗水平承载力设计要求,从而有效降低基础施工难度,提高基础安全性。

微型桩体系加固顺层岩质边坡的内力计算模式

根据微型桩的结构布置形式,将加固顺层岩质边坡的微型桩体系分为3种类型,即独立微型桩体系、平面桁架微型桩体系和空间桁架微型桩体系。将微型桩体系和桩间岩土体视为桩–岩土体的复合型结构,提出了桩–岩土体–桩的相互作用模式和作用力计算分析模型,该模型考虑桩–岩土体–桩的相互作用,可较好模拟滑坡推力在各排桩之间的传递机制。最后,应用有限元理论建立计算微型桩体系内力和变形的力学模型,并将该模型应用于渝怀铁路顺层岩质边坡加固计算中,取得了良好的效果。

抗滑桩嵌固段设计修正方法研究

传统的抗滑桩设计方法将抗滑桩简化成一个二维模型,采用计算宽度Bp进行设计,对桩侧摩阻力的简化存在不合理地方,因此对其进行修正方法的研究。在混凝土–岩块胶结面剪切试验的基础上得到胶结面受剪的本构方程,并将其应用到抗滑桩嵌固段的设计中,推导基于K法的抗滑桩嵌固段设计修正方法的计算公式。将修正方法应用到马家沟I号滑坡中,发现修正方法与传统K法相比,计算的桩位移相差较大,内力相差较小。影响因素敏感性分析发现桩位移随残余剪切强度f的增加、临界位移xs的减小而减小,且f对桩位移的影响要大于xs,二者对内力分布的影响不大。位移是控制抗滑桩设计的一个重要指标,因此应考虑桩侧摩阻力的分布,结合胶结面剪切试验进行抗滑桩的设计。

层状岩体边坡抗滑桩加固效应的数值分析

利用数值方法探讨抗滑桩在层状岩体边坡中的加固效果,分析抗滑桩位置和桩长对于边坡变形、应力的影响。研究结果表明:抗滑桩位置对于边坡水平位移的影响较大;当抗滑桩位于边坡坡面中下部时(但需保证抗滑桩穿过了最危险滑动面),对岩土体变形的效果最佳;随着桩长的增大,边坡水平位移突变逐渐减少,最大位移也逐渐减小。存在一临界桩长Lcr,当桩长超过Lcr时,继续增大桩长对位移的控制效果明显降低。

FLAC3D中锚杆剪切断裂的数值实现与应用

针对地下工程中锚杆剪切断裂这一常见问题,提出锚杆在剪切荷载作用下的全过程形变力学模型,并基于FLAC^3D软件平台,采用FISH语言将该力学模型嵌入PILE单元,得到修正的PILE结构单元。分别采用原始PILE单元与修正PILE单元,进行锚杆剪切试验与单弱面层状岩体隧道锚杆支护的对比分析。结果表明:修正单元可以实现锚杆在剪切荷载作用下的塑性变形与断裂,即当剪力达到抗剪能力极限值时,锚杆进入塑性残余变形阶段;当剪切应变达到极限剪切应变时,锚杆剪切破断,杆体的轴力和剪力突变至0并保持恒定;在进行围岩稳定性分析时,对于承受较大剪力的锚杆而言,无需考虑锚杆的剪断效应会同时夸大锚杆的抗拉与抗剪支护能力;单弱面层状岩体中,锚杆剪断会弱化支护系统对围岩形变的约束能力,但锚杆的剪断位置以及约束能力减弱的程度与层理面的倾角有关。

岩体拱效应与抗滑桩合理桩间距分析

从桩间岩体破坏形式出发,分析抗滑桩间岩拱效应的存在,并结合岩土性质差异对土拱与岩拱特性进行对比分析。在此基础上,根据岩拱基本特性,建立岩拱分析的假设条件,利用结构力学两铰拱理论对岩拱的水平推力、弯矩等进行计算。在跨中利用岩体极限平衡条件,求出岩拱拱轴线表达式。结合岩体拱效应发挥程度与工程安全经济,对岩质边坡合理桩间距进行分析,并与传统方法进行对比。结果表明:本文方法更接近工程实际。

一种新的本构理论及其在基桩分析中的应用

首次将岩土体荷载与位移特征曲线划分为3种类型,并定义高地应力的判别标准。提出一种新的本构理论,可以描述在不同正压力(或不同围压)下应力(或荷载)与应变(或位移)的全过程特征,只有3个描述材料结构和状态的力学参数。该理论不仅可以描述单个材料,也可以描述多种材料组成的复合材料和两种不同材料界面等力学特性,变形可达任意值。对于长沙湾特大桥基桩,在不同静载荷作用下不同土体与桩之间的力学特性采用新本构理论进行数值模拟,结果表明该本构理论可以描述不同岩土体和岩土体与基桩之间的力学特性。

考虑滑床复合倾斜岩体综合地基系数的抗滑桩受力特征研究

在抗滑桩内力与变形计算中,当前理论分析多将滑床岩体等效成均质体或水平的非均质体,而三峡库区大部分滑床多为复合倾斜岩体。通过3DEC数值试验,研究了抗滑桩的有效影响范围与桩截面宽度、深度的关系,确定了抗滑桩有效影响范围的上、下限;利用面积等效,在桩的有效影响范围内提出了滑床复合倾斜岩体综合地基系数K_(Zi)的公式;推导了基于K_(Zi)的弹性抗滑桩嵌固段受力特征研究的计算公式并编写了MATLAB计算程序。以马家沟滑坡为例,采用等效法、水平层状地基系数法和基于K_(Zi)的计算方法分别进行了抗滑桩嵌固段内力、位移的计算。结果表明,基于K_(Zi)的计算方法与水平层状地基系数法相比,滑面处位移增大14.6%,内力相差较小;同时,基于K_(Zi)的计算方法根据滑动面处的位移反求桩顶的位移与现场监测位移较为接近,而利用传统方法计算位移偏小,设计偏于危险。该方法可为复合倾斜岩体地区的抗滑桩设计提供理论支撑。

爆破荷载下桩周岩体破坏模式及稳定性研究

为研究桩前岩体爆破开挖对桩周岩体的影响,以湖南某滑坡治理桩前开挖锚固段为例,首先根据Sharpe及Sassa理论推导指数型爆破荷载函数,并验证其适用性;然后运用Plaxis 2D Dynamics模块对爆破荷载作用下桩周岩体稳定性进行模拟求解,并对不同影响因素下桩周岩体内部的应力及塑性区分布进行分析,总结出爆破荷载作用下桩周岩体产生的5种潜在破坏模式;最后基于静力平衡和抗剪强度准则,推导出桩周岩体各种破坏模式的稳定性计算公式,并分析了其适用条件。结果表明:对于精度要求高、非理想状态爆破振动模拟而言,指数型爆破荷载函数较三角形爆破荷载函数更适用;爆破作用对预留岩体表面的影响远大于其内部,且岩体累计变形较荷载施加具有明显的滞后效应;爆破荷载作用下,桩周岩体内部塑性区的分布、破坏模式与预留岩体的宽度和高度以及抗滑桩的嵌固深度密切相关。

较破碎岩体中桩基竖向承载力分析与探讨

较破碎岩体中桩基设计时往往被视为端承桩,不计桩侧阻力,使得桩基承载力未能得到充分利用,因此,需对其进行更深入的研究。以贵州某地区嵌岩桩为研究对象,地基持力层岩体为较破碎岩体,通过单桩竖向抗压静载荷试验,分析较破碎岩体嵌岩桩竖向承载力,探讨较破碎岩体中桩基的承载特性。研究结果表明：较破碎岩体嵌岩桩嵌岩段桩侧摩阻力发挥较好,且在同一岩性中因成分不同其值各有差异。根据实测结果,结合经验参数计算,桩基竖向承载力实测值为计算值的4.2-5.5倍。由此可见,较破碎岩体中嵌岩桩的侧摩阻力十分可观,若按端承桩设计,会创成工程成本增加。成果可为较破碎岩体中桩基设计提供参考。

贵州软质较破碎白云岩嵌岩桩竖向承载力分析

针对嵌岩桩只适用于完整和较完整岩体,且往往被视为端承桩的情况,以贵州两个工程项目的软质较破白云岩嵌岩桩为研究对象,其持力层岩体均较破碎,通过锚桩横梁反力装置桩基静载荷试验,分析软质较破碎岩嵌岩桩竖向承载力,探讨此类地质条件下嵌岩桩承载特性。研究结果表明,该区软质较破碎白云岩嵌岩桩桩顶荷载-位移曲线主要呈缓变型,沉降由桩身压缩控制,嵌岩段桩侧摩阻力发挥较好,荷载分担比例在30%～50%之间。根据经验参数计算及实测对比研究,得出实测嵌岩桩竖向承载力比计算值高出数倍。

探地雷达在岩土工程中的应用

介绍了探地雷达在岩土工程中的实际应用领域及推广应用前景。在岩土工程施工检测中，如特殊地层的桩基施工中遇到花岗岩风化孤石、隐伏奇异岩溶、地下古旧建筑基础影响桩基设计及施工；桩周空洞引起大量涌水及漏浆，造成桩基施工困难；软土强夯加固改良中的抛填块石及块石土强夯质量检控问题等，探地雷达都可为其提供有效服务。

某工程位于破碎岩带上的大直径桩的压浆加固处理

某工程人工挖孔大直径扩底桩有一部分位于破碎岩带上.基桩施工完毕后,采用钻芯等方法检测发现2根桩的桩端处岩性较弱;下部桩身混凝土质量也较差,混凝土芯样气孔较多,有离折现象,混凝土强度达不到设计要求.故采用压力注浆法对桩端破碎岩及桩身混凝土进行了双重加固补强.后经检测表明,桩基加固效果良好.

丹江口库区郧县汉江二桥嵌岩桩基岩承载力特性试验研究

丹江口库区郧县汉江二桥地基为白垩系至下第三系的一组软岩和极软岩,具有胶结较差易扰动的特点,桥梁基础为嵌岩钻孔灌注桩,在详勘阶段进行了岩块物理力学性质试验和现场岩体力学试验,其中采用的桩侧摩阻力试验为岩体力学试验的新方法。通过现场试验研究基岩荷载与沉降变形的关系,得出桩端阻力和桩侧摩阻力的容许值,弥补了室内岩石试验的局限性,提出了桩端阻力及桩侧摩阻力参数建议值,为工程优化设计提供了依据。

地震映像法在人工挖孔桩孔底岩层完整性检测中的应用研究

传统钻探方法进行人工挖孔灌注桩基础检验往往费工、费时、检验成本高,且探查深度有限。为此考虑采用地震映像法作为主要检测手段,少量的钻探作为对物探分析结果的验核,以提高检测速度、节省检测费用。介绍了地震映像法的基本概念和应用原理,探讨了其应用于桩基础检测的有效性。通过工程实例探讨该方法在实际应用应采用的检测方式和数据分析方法,针对检测结果对该方法的有效性进行了分析,并总结了操作过程中应注意的事项。结果表明地震映像法进行桩底岩层检测是可行有效的。

临近构筑物危岩体处置设计及施工关键技术

以建始至恩施高速公路K105+480-K105+600段路基边坡危岩体为研究对象,从工程地质特性及稳定性等方面分析提出了爆破清除、锚索加固和钢轨桩加固3个方案,并利用RocFall软件对潜在落石运行轨迹进行了分析,综合研究后确定采用钢轨桩加固方案。进一步计算分析,采用直径30 cm钢轨桩加固设计,首次采用机械回转钻机进行超大直径岩石取芯,通过岩心管改良保证了取芯的顺利实施。监测结果显示:治理后的危岩体整体稳定,处置设计及施工达到预期,确保了路基整体稳定及周边建筑物的安全。