【摘要】：巖溶區(qū)樁基設計及施工時,遇到溶洞頂板厚度不滿足設計及規(guī)范要求情況,樁基需穿過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、溶洞型樁基承載機理及計算方法等尚不完善,且保證溶洞型樁基機械成孔施工順利進行的溶腔整治效果也不理想。針對以上問題,論文以巖溶區(qū)某工程建設項目為依托,系統(tǒng)開展了巖溶區(qū)溶洞型樁基承載機理及溶腔整治技術的研究,主要的研究內(nèi)容與結論如下:(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,推導了不同巖石單軸抗壓強度折減系數(shù)條件下的厚徑比與巖石軟硬程度、巖體質(zhì)量綜合評分的關系公式,計算得出了不同巖體基本質(zhì)量等級下的臨界厚徑比,即巖體基本質(zhì)量級別為I級時2.5,巖體基本質(zhì)量級別為II級時2.5～3.0,巖體基本質(zhì)量級別為III級時3.0～3.8,巖體基本質(zhì)量級別為IV時3.8～5.0。(2)通過數(shù)值計算,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,當溶洞跨徑達到一定的程度時才能為張拉破壞區(qū)域的形成提供足夠的臨空面。(4)假定溶腔為無填充狀態(tài),溶洞型樁基承載過程中,溶洞頂板張拉破壞形成塌落拱,樁側(cè)摩阻力計算時需忽略塌落拱高度范圍內(nèi)巖土體的貢獻;塌落拱所引起的“拱效應”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,樁基側(cè)摩阻力計算時,需考慮一個大于1.0的“拱效應”系數(shù)Ψ。實際工程應用時,建議Ψ取值為1.0,作為安全儲備。(5)為了確保溶洞型樁基機械成孔的順利進行,針對不同的巖溶發(fā)育情況提出了不同的溶腔整治技術,即:針對高度小于1.0m的溶腔,開發(fā)了一種可控式溶腔注漿充填整治技術,配置了注漿范圍、注漿量可控的復合型漿液,漿液材料為水、水泥、粉煤灰、礦粉,外加劑為Na2CO3、鈉基膨潤土,提出了質(zhì)量控制的關鍵技術指標;針對高度大于1.0m的溶腔,開發(fā)了一種溶腔灌注石渣混凝土整治技術,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)量控制的關鍵技術指標。
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU473.1
【圖文】：

圖１－２中國喀斯特分布圖逡逑碳酸鹽巖地層總面積達３００多萬平方公里，其中外露地表的碳酸鹽的面積近１３０逡逑萬平方公里［３？５］，占國土面積１／７，如圖１－２所示。碳酸鹽巖地層在全國各地均有分逡逑布，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。逡逑隨著國家對基礎設施建設投入的加大及西部大開發(fā)戰(zhàn)略的深入推進，巖溶發(fā)逡逑育地區(qū)各類工程建設項目越來越多。然而，由于水對可溶性巖石綜合作用的復雜逡逑性，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的特點，不易探測到、探測全，給工程的建設帶來逡逑了極大的困難。大量的工程實踐證明

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本文編號：2802290