贵州地区嵌岩群桩承载性状与优化设计理论研究

论文摘要

嵌岩桩是广大山区岩基上大型构（建）筑物重要的基础型式,目前虽已开展了大量的研究,但嵌岩群桩承载机理及设计理论目前仍是岩土工程、基础工程领域研究的空白。本论文在系统阐述层状岩体力学特性、嵌岩单桩承载机理的基础上,以三维有限元数值模拟手段,深入研究了嵌岩群桩的承载性状及优化设计理论,取得如下成果:（1）通过对层状岩体现有研究成果的总结和归纳,从强度和变形的角度,系统研究了层状岩体的力学性状;并将层状岩体分为水平和倾斜两种情况,分析了基础直接作用于岩体上时的受力特征。（2）以嵌岩单桩承载性状为研究重点,分析了全阻嵌岩桩的桩侧摩阻力与桩端阻力的承载机理、影响因素和计算方法。并以此为基础,理论分析了嵌岩群桩的承载机理,总结了现有规范中进行嵌岩单桩、嵌岩群桩的设计方法及其存在的不足。（3）在建立嵌岩群桩的理想计算模型的基础上,以三维有限元数值模拟为手段,结合嵌岩群桩的P-S曲线和各桩应力状态,系统研究了嵌岩群状的受荷过程,及桩长、嵌岩深度、桩身强度、基岩强度等对其承载性能的影响。（4）基于（3）中所建的嵌岩群桩计算模型,以三维有限元软件数值模拟为手段,结合嵌岩群桩的P-S曲线和各桩应力状态,系统研究了嵌岩群桩在改变桩长、改变嵌岩深度等情况下承载性状的变化,并系统总结了嵌岩群桩优化设计的原理与方法。本论文首次对贵州地区层状岩体中嵌岩群桩的承载性状与其优化设计理论开展了较为全面、系统的研究。这对提高嵌岩群桩承载机理的认识、指导嵌岩群桩的优化设计均有重要的理论意义、现实意义和较广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题依据及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 嵌岩单桩研究现状
• 1.2.2 摩擦群桩研究现状
• 1.2.3 嵌岩群桩研究现状
• 1.3 研究内容与方法
• 1.4 预期研究成果
• 2 层状岩体力学性状理论研究
• 2.1 概述
• 2.2 层状岩体应力应变分析
• 2.2.1 A、B岩石交界层面处的应力应变
• 2.2.2 B、C岩石交界层面处的应力应变
• 2.2.3 岩石交界层面处区域以外岩石的应力应变
• 2.3 层状岩体强度特征
• 2.4 基础作用于层状岩体上的应力与应变分析
• 2.5 本章小结
• 3 嵌岩群桩作用于层状岩体承载性状分析
• 3.1 概述
• 3.2 嵌岩单桩承载性状分析
• 3.2.1 桩--土侧阻力工作机理分析
• 3.2.2 桩--岩侧阻力工作机理分析
• 3.2.3 桩端阻力工作机理分析
• 3.3 嵌岩群桩承载性状分析
• 3.4 现有规范规定的嵌岩群桩设计方法
• 3.5 本章小结
• 4 三维有限元软件模拟嵌岩群桩的承载性状
• 4.1 概述
• 4.2 三维有限元软件模拟嵌岩群桩承载性能
• 4.2.1 桩--岩（土）界面分析
• 4.2.2 计算模型与计算参数
• 4.2.3 计算结果分析
• 4.3 本章小结
• 5 三维有限元模拟嵌岩群桩优化后承载性状
• 5.1 概述
• 5.2 嵌岩群桩优化模型
• 5.3 三维有限元软件模拟优化嵌岩群桩承载性能
• 5.3.1 优化后嵌岩群桩P-S曲线特性
• 5.3.2 优化后嵌岩群桩各桩应力分析
• 5.3.3 确定优化模型的长桩最佳嵌岩深度
• 5.4 优化前后嵌岩群桩承载性状比较
• 5.4.1 优化前后嵌岩群桩P-S曲线比较
• 5.4.2 优化前后嵌岩群桩各桩应力分析比较
• 5.5 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 主要参考文献
• 附录