Ⅳ級(jí)自重濕陷性黃土場(chǎng)地長(zhǎng)樁豎向承載力試驗(yàn)研究_工程管理

1、級(jí)自重濕陷性黃土場(chǎng)地長(zhǎng)樁豎向承載力試驗(yàn)研究利用有限元模擬理論，分析了在大厚度濕陷性黃土場(chǎng)地中，長(zhǎng)柱的樁周土在自然狀態(tài)和浸水狀態(tài)下對(duì)基樁承載性狀的作用，并對(duì)濕陷過程中樁的承載機(jī)理等進(jìn)行討論，為同類地質(zhì)上的工程應(yīng)用供應(yīng)了珍貴的技術(shù)參數(shù)。黃土作為一種常見的工程地基，在我國(guó)主要分布于北緯33°47°之間，總面積約為63.5萬km2，最大厚度達(dá)180200 m。黃土在肯定壓力作用下，受水浸濕后結(jié)構(gòu)快速破壞而發(fā)生的顯著下沉現(xiàn)象，稱之為濕陷。實(shí)測(cè)或計(jì)算自重濕陷量大于7cm的濕陷性黃土為自重濕陷性黃土。在工程實(shí)踐中，級(jí)自重濕陷性黃土場(chǎng)地，采納灌注樁基礎(chǔ)，占了很大比重。這種方法穿透了濕陷性黃

2、土層，使基礎(chǔ)傳力于濕陷土層以下的持力土層上，相對(duì)來說比較平安牢靠，但是缺點(diǎn)是投資大，經(jīng)濟(jì)性差。為了降低工程投資，給某工程設(shè)計(jì)和以后的工程應(yīng)用供應(yīng)精確的技術(shù)參數(shù)，并指導(dǎo)同類工程實(shí)踐，依據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，在級(jí)自重濕陷性黃土場(chǎng)地中，通過討論樁周土浸水前后樁承載性狀、濕陷過程中的承載機(jī)理等，進(jìn)行了長(zhǎng)樁豎向承載力的試驗(yàn)討論。1主要試驗(yàn)依據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范、建筑樁基技術(shù)規(guī)范、濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范等。2試驗(yàn)場(chǎng)地巖土工程條件2，1場(chǎng)地地形地貌試驗(yàn)場(chǎng)地位于榆中縣和平鎮(zhèn)科技園內(nèi)，園區(qū)地勢(shì)西南高、北東低，高差約37米左右，坡降37，場(chǎng)地地形因平田整地而呈臺(tái)階狀。地貌特征為上更新統(tǒng)砂礫卵石夾粘土(上覆風(fēng)成黃土狀粉

3、土)構(gòu)成的山前沖積一洪積平原。2，2工程地質(zhì)及水文地質(zhì)(1)試驗(yàn)場(chǎng)地地層結(jié)構(gòu)黃土狀粉土(Q3eol)：層厚42.338.1m。黃褐色、褐色，局部夾層狀、透鏡體狀棕褐色粉質(zhì)粘土層。呈大孔隙狀，垂直節(jié)理發(fā)育，可塑硬塑，稍密中密，隨深度含水量略為增加，稍濕濕。卵石層(Q3al-pl)：未揭穿，青灰色，層頂標(biāo)高1744.31738.39m，顆粒呈扁圓亞圓狀;粒徑以28cm為主，最大20cm，偶見漂石，骨架顆粒約占60%左右，級(jí)配較好，粒間充填物為混砂及粘土，分選性差;其母巖成分為石英巖、花崗巖、灰?guī)r，以灰?guī)r居多，局部呈半膠結(jié)狀;中密密實(shí)，稍濕，最大鉆掘深度5.2米。(2)地質(zhì)構(gòu)造：位于祁連褶皺系的東延

4、部分，第三紀(jì)、第四紀(jì)迭置凹陷?？蓴嗬m(xù)看到山群硅質(zhì)千枚巖逆于下侏羅系之上，為晚近期復(fù)活性斷裂。盆地基底南深北淺，其上為第四系沉積物。(3)地下水：區(qū)域水文資料顯示，本場(chǎng)地地下水類型屬潛水，賦存于卵石層下部，水位在自然地面以下約115米，水位線呈逐年下降狀態(tài)，地下水對(duì)工程無影響。2，3巖土工程評(píng)價(jià)(1)黃土濕陷性評(píng)價(jià)：試驗(yàn)場(chǎng)地黃土屬典型的隴西黃土，具高敏感性、大濕陷量、垂直節(jié)理發(fā)育。濕陷量計(jì)算結(jié)果：z=123.1272cm;ZS=61.3200.2cm。整個(gè)場(chǎng)地水平范圍內(nèi)屬級(jí)自重濕陷性黃土場(chǎng)地，最大濕陷深度為40米。(2)人工挖孔灌注樁樁基設(shè)計(jì)參數(shù)：勘察報(bào)告建議采納人工挖孔灌注樁基礎(chǔ)，樁長(zhǎng)為40米

5、左右，以卵石層為樁端持力層。對(duì)于干作業(yè)樁(清底潔凈，D=800mm)各層土的極限端阻力和極限側(cè)阻力見表1。3試驗(yàn)方案3，1試驗(yàn)裝置(1)試驗(yàn)加載裝置：加載反力裝置采納錨樁鋼梁反力系統(tǒng)，4×5000kN電動(dòng)油泵驅(qū)動(dòng)的油壓千斤頂加載，荷載測(cè)量采納設(shè)置在電動(dòng)油泵上的壓力傳感器直接測(cè)定。試驗(yàn)加載設(shè)備最大加載力量達(dá)到20000kN。(2)荷載與沉降量測(cè)儀器：試樁采納2個(gè)正交直徑方向?qū)ΨQ安置四個(gè)位移傳感器，由RSJYC地基基礎(chǔ)靜載荷測(cè)試儀自動(dòng)記錄測(cè)量試樁樁頂?shù)淖冃?。全部位移傳感器均用磁性表座固定于由腳手架鋼管構(gòu)成的基準(zhǔn)梁上。(3)靜載試驗(yàn)自動(dòng)掌握系統(tǒng);本試驗(yàn)檢測(cè)采納RSJYC地基基礎(chǔ)靜載荷測(cè)試儀

6、，全自動(dòng)掌握試驗(yàn)過程、全自動(dòng)實(shí)時(shí)觀測(cè)并自動(dòng)記錄測(cè)試數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)通過預(yù)先設(shè)置的加(卸)載分級(jí)、荷載量值、判穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn)等試驗(yàn)參數(shù)，掌握設(shè)置在電動(dòng)油泵上的壓力傳感器實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)加載、補(bǔ)載、卸載，自動(dòng)維持荷載恒定并自動(dòng)判穩(wěn)進(jìn)行下級(jí)荷載的測(cè)試。測(cè)試儀采集設(shè)置于試樁、錨樁上的位移傳感器的變形數(shù)據(jù)，自動(dòng)記錄測(cè)試數(shù)據(jù)。3，2試驗(yàn)樁 布置試驗(yàn)布置試驗(yàn)樁3根，布置錨樁8根。試驗(yàn)樁基本參數(shù)見表2。3，3試驗(yàn)方法及標(biāo)準(zhǔn)單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)采納慢速維持法，即漸漸加載，每級(jí)荷載達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后加下一級(jí)荷載，穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為連續(xù)兩小時(shí)內(nèi)，每小時(shí)沉降小于0.1mm，直到試樁破壞。然后分級(jí)卸載，全部卸載后，隔34h測(cè)讀變形。4試驗(yàn)浸水過程4

7、，1浸水孔布置A1、A2、A3試樁樁周各勻稱分布5個(gè)直徑150mm、深度為34m的注水孔，注水孔用純潔小礫石填充。樁周地面處開挖直徑3.0m浸水坑，坑底鋪設(shè)15cm厚礫石?？觾?nèi)水頭高度不小于30cm。4，2浸水濕陷碟(1)A1試樁浸水：A1試樁先加壓到5000kN時(shí)進(jìn)行浸水。浸水后，濕陷場(chǎng)地以試樁為中心呈高差漸變碟型而形成濕陷碟，直徑約6.0m，中心最大濕陷量180cm，濕陷坑邊緣高差63cm。共浸水約380m3。(2)A2試樁浸水：A2試樁采納先浸水后加壓的方式。浸水后，濕陷場(chǎng)地以試樁為中心呈高差漸變碟型而形成濕陷碟，直徑約4.0m，中心最大濕陷量175cm。在濕陷坑西側(cè)距樁中心7m產(chǎn)生一條

8、寬度為12cm的弧形裂縫，長(zhǎng)度為16.2m;在濕陷坑西側(cè)距樁中心8m處產(chǎn)生一條寬度為10cm的弧形裂縫，長(zhǎng)度為13.5m。共浸水約400m3。(3)A3試樁浸水：A3試樁采納先浸水后加壓的方式。浸水后，依據(jù)沉降觀測(cè)顯示樁周有近100cm沉降量，四周地表無明顯塌陷，有不連續(xù)環(huán)形裂縫。共浸水約400m3。5單樁豎向承載力試驗(yàn)結(jié)果通過對(duì)A1、A2、A3試樁進(jìn)行了豎向抗壓靜載試驗(yàn)，各樁在樁周土浸水狀態(tài)下，單樁豎向極限承載力試驗(yàn)結(jié)果如表3。按濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范(GBJ2590)規(guī)定：自重濕陷性黃土場(chǎng)地的單樁承載力除不計(jì)濕陷性土層范圍內(nèi)的樁周正摩阻力，尚應(yīng)扣除樁側(cè)的負(fù)摩阻力。在試驗(yàn)中由于浸水影響，樁周

9、土發(fā)生自重濕陷而產(chǎn)生塌陷，可認(rèn)為樁周局部范圍內(nèi)正摩阻力丟失，負(fù)摩阻力產(chǎn)生且作用于試樁上。計(jì)算單樁承載力時(shí)，不扣除正摩阻力和負(fù)摩阻力。而未發(fā)生自重濕陷的樁段，由于樁側(cè)產(chǎn)生正摩阻力，這部分樁長(zhǎng)范圍內(nèi)，應(yīng)根據(jù)規(guī)范單樁承載力除不計(jì)濕陷性土層范圍內(nèi)的樁周正摩阻力，尚應(yīng)扣除樁側(cè)的負(fù)摩阻力。試驗(yàn)完成后，在A1、A2、A3樁樁側(cè)開挖的探井實(shí)行了原狀土樣進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)。考慮探井開挖中所取原狀土樣與實(shí)際結(jié)果的誤差，綜合試驗(yàn)結(jié)果及浸水濕陷碟結(jié)果分析：A1樁側(cè)35m以上樁周土基本達(dá)到飽和狀態(tài)，自重濕陷性基本消退，自重濕陷已充分發(fā)生;35m以下樁周土呈自然狀態(tài)，有3m左右的土層具自重濕陷性;A2樁側(cè)35m以上樁周土基本達(dá)到飽和狀態(tài)，自重濕陷性基本消退，自重濕陷已充分發(fā)生;35m以下樁周土呈自然狀態(tài)，土層仍具自重濕陷性;A3樁側(cè)27m以上樁周土含水量較大，接近飽和狀態(tài)，土體自重濕陷性基本消退，自重濕陷性發(fā)生較充分;27m以下樁周土呈自然狀態(tài)，部分具自重濕陷性。因此，扣除相應(yīng)極限側(cè)阻力、樁側(cè)負(fù)摩阻力的單樁承載力計(jì)算結(jié)果如表4。按建筑樁基技術(shù)規(guī)范計(jì)算：極限承載力平均值6結(jié)論及建議(1)樁周土在浸水狀態(tài)下，A型樁單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk=4600kN;按建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GBS00072022)，樁周土在浸水狀態(tài)下，單樁豎向承載力特征