Ⅳ級自重濕陷性黃土場地長樁豎向承載力試驗(yàn)研究

1、級自重濕陷性黃土場地長樁豎向承載力試驗(yàn)研究摘要利用有限元模擬理論，分析了在大厚度濕陷性黃土場地中，長柱的樁周土在天然狀態(tài)和浸水狀態(tài)下對基樁承載性狀的作用，并對濕陷過程中樁的承載機(jī)理等進(jìn)展研究，為同類地質(zhì)上的工程應(yīng)用提供了珍貴的技術(shù)參數(shù)。關(guān)鍵詞濕陷性黃土；長樁；豎向承載力；試驗(yàn)研究黃土作為一種常見的工程地基，在我國主要分布于北緯3347之間，總面積約為63.5萬k2，最大厚度達(dá)180200。黃土在一定壓力作用下，受水浸濕后構(gòu)造迅速破壞而發(fā)生的顯著下沉現(xiàn)象，稱之為濕陷。實(shí)測或計(jì)算自重濕陷量大于7的濕陷性黃土為自重濕陷性黃土。在工程理論中，級自重濕陷性黃土場地，采用灌注樁根底，占了很大比重。這種方法

2、穿透了濕陷性黃土層，使根底傳力于濕陷土層以下的持力土層上，相對來說比擬平安可靠，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)用提供準(zhǔn)確的技術(shù)參數(shù)，并指導(dǎo)同類工程理論，根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，在級自重濕陷性黃土場地中，通過研究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)展了長樁豎向承載力的試驗(yàn)研究。1主要試驗(yàn)根據(jù)?建筑地基根底設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?、?建筑樁基技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?、?濕陷性黃土地區(qū)建筑標(biāo)準(zhǔn)?等。2試驗(yàn)場地巖土工程條件2，1場地地形地貌試驗(yàn)場地位于榆中縣和平鎮(zhèn)科技園內(nèi)，園區(qū)地勢西南高、北東低，高差約37米左右，坡降37，場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

3、石夾粘土(上覆風(fēng)成黃土狀粉土)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)場地地層構(gòu)造黃土狀粉土(Q3el)：層厚42.338.1。黃褐色、褐色，部分夾層狀、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1744.31738.39，顆粒呈扁圓亞圓狀；粒徑以28為主，最大20，偶見漂石，骨架顆粒約占60左右，級配較好，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，部分呈半膠結(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

4、皺系的東延部分，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)，地下水對工程無影響。2，3巖土工程評價(jià)(1)黃土濕陷性評價(jià)：試驗(yàn)場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=123.1272；ZS=61.3200.2。整個(gè)場地程度范圍內(nèi)屬級自重濕陷性黃土場地，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)告建議采用人工挖孔灌注樁根底，樁長為40

5、米左右，以卵石層為樁端持力層。對于干作業(yè)樁(清底干凈，D=800)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：加載反力裝置采用錨樁鋼梁反力系統(tǒng)，45000kN電動(dòng)油泵驅(qū)動(dòng)的油壓千斤頂加載，荷載測量采用設(shè)置在電動(dòng)油泵上的壓力傳感器直接測定。試驗(yàn)加載設(shè)備最大加載才能到達(dá)20000kN。(2)荷載與沉降量測儀器：試樁采用2個(gè)正交直徑方向?qū)ΨQ安置四個(gè)位移傳感器，由RSJY地基根底靜載荷測試儀自動(dòng)記錄測量試樁樁頂?shù)淖冃?。所有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)控制系統(tǒng)；本試驗(yàn)檢測采用RSJY地基根底靜載荷測試儀，全自動(dòng)控制試驗(yàn)過

6、程、全自動(dòng)實(shí)時(shí)觀測并自動(dòng)記錄測試數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)通過預(yù)先設(shè)置的加(卸)載分級、荷載量值、判穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn)等試驗(yàn)參數(shù)，控制設(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)展下級荷載的測試。測試儀采集設(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)樁根本參數(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)采用慢速維持法，即逐漸加載，每級荷載到達(dá)相對穩(wěn)定后加下一級荷載，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0.1，直到試樁破壞。然后分級卸載，全部卸載后，隔34h測讀變形。4試驗(yàn)浸水過程4，1浸水孔布置A1、A2

7、、A3試樁樁周各均勻分布5個(gè)直徑150、深度為34的注水孔，注水孔用純潔小礫石填充。樁周地面處開挖直徑3.0浸水坑，坑底鋪設(shè)15厚礫石。坑內(nèi)水頭高度不小于30。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)展浸水。浸水后，濕陷場地以試樁為中心呈高差漸變碟型而形成濕陷碟，直徑約6.0，中心最大濕陷量180，濕陷坑邊緣高差63。共浸水約3803。(2)A2試樁浸水：A2試樁采用先浸水后加壓的方式。浸水后，濕陷場地以試樁為中心呈高差漸變碟型而形成濕陷碟，直徑約4.0，中心最大濕陷量175。在濕陷坑西側(cè)距樁中心7產(chǎn)生一條寬度為12的弧形裂縫，長度為16.2；在濕陷坑西側(cè)距樁中心8

8、處產(chǎn)生一條寬度為10的弧形裂縫，長度為13.5。共浸水約4003。(3)A3試樁浸水：A3試樁采用先浸水后加壓的方式。浸水后，根據(jù)沉降觀測顯示樁周有近100沉降量，附近地表無明顯塌陷，有不連續(xù)環(huán)形裂縫。共浸水約4003。5單樁豎向承載力試驗(yàn)結(jié)果通過對A1、A2、A3試樁進(jìn)展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)建筑標(biāo)準(zhǔn)?(GBJ2590)規(guī)定：自重濕陷性黃土場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，樁周土發(fā)生自重濕陷而產(chǎn)生塌陷，可認(rèn)為樁周部分范圍內(nèi)正摩阻力喪失，負(fù)摩阻力產(chǎn)生且作用

9、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，這部分樁長范圍內(nèi)，應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)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)開挖的探井采取了原狀土樣進(jìn)展室內(nèi)土工試驗(yàn)?？紤]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)35以上樁周土根本到達(dá)飽和狀態(tài)，自重濕陷性根本消除，自重濕陷已充分發(fā)生；35以下樁周土呈天然狀態(tài)，有3左右的土層具自重濕陷性；A2樁側(cè)35以上樁周土根本到達(dá)飽和狀態(tài)，自重濕陷性根本消除，自重濕陷已充分發(fā)生；35以下樁周土呈天然狀態(tài)，土層仍具自重濕陷性；A3樁側(cè)27以上樁周土含水量較大，接近飽和狀態(tài)，土體自重濕陷性根本消除，自重濕陷性發(fā)生較充分；27以下樁周土呈天然狀態(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)標(biāo)準(zhǔn)?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?建筑地基根底設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?(GBS00072002)，樁周土在浸水狀態(tài)下