ⅳ级自重湿陷性黄土场地长桩竖向承载力试验研究

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1、Ⅳ级自重湿陷性黄土场地长桩竖向承载力试验研究摘要　利用有限元模拟理论，分析了在大厚度湿陷性黄土场地中，长柱的桩周土在天然状态和浸水状态下对基桩承载性状的作用，并对湿陷过程中桩的承载机理等进行研究，为同类地质上的工程应用提供了宝贵的技术参数。　　关键词　湿陷性黄土；长桩；竖向承载力；试验研究　　　　黄土作为一种常见的工程地基，在我国主要分布于北纬33°～47°之间，总面积约为63.5万km2，最大厚度达180～200m。黄土在一定压力作用下，受水浸湿后结构迅速破坏而发生的显著下沉现象，称之为湿陷。实测或计算自重湿陷量大于7cm的湿陷性黄土为自重湿陷性黄土。　　　　在工程实践中，Ⅳ级自

2、重湿陷性黄土场地，采用灌注桩基础，占了很大比重。这种方法穿透了湿陷性黄土层，使基础传力于湿陷土层以下的持力土层上，相对来说比较安全可靠，但是缺点是投资大，经济性差。　　为了降低工程投资，给某工程设计和以后的工程应用提供准确的技术参数，并指导同类工程实践，根据地质勘察报告，在Ⅳ级自重湿陷性黄土场地中，通过研究桩周土浸水前后桩承载性状、湿陷过程中的承载机理等，进行了长桩竖向承载力的试验研究。　　　　1　主要试验依据　　　　《建筑地基基础设计规范》、《建筑桩基技术规范》、《湿陷性黄土地区建筑规范》等。　　　　2　试验场地岩土工程条件　　　　2，1场地地形地貌　　试验场地位于榆中县和平镇科

3、技园内，园区地势西南高、北东低，高差约37米左右，坡降37‰，场地地形因平田整地而呈台阶状。地貌特征为上更新统砂砾卵石夹粘土(上覆风成黄土状粉土)构成的山前冲积一洪积平原。　　　2，2工程地质及水文地质　　(1)试验场地地层结构　　①黄土状粉土(Q3eol)：层厚42.3～38.1m。黄褐色、褐色，局部夹层状、透镜体状棕褐色粉质粘土层。呈大孔隙状，垂直节理发育，可塑～硬塑，稍密～中密，随深度含水量略为增加，稍湿～湿。　　②卵石层(Q3al-pl)：未揭穿，青灰色，层顶标高1744.3～1738.39m，颗粒呈扁圆～亚圆状；粒径以2～8cm为主，最大20cm，偶见漂石，骨架颗粒约占6

4、0％左右，级配较好，粒间充填物为混砂及粘土，分选性差；其母岩成分为石英岩、花岗岩、灰岩，以灰岩居多，局部呈半胶结状；中密～密实，稍湿，最大钻掘深度5.2米。　　　(2)地质构造：位于祁连褶皱系的东延部分，第三纪、第四纪迭置凹陷。可断续看到山群硅质千枚岩逆于下侏罗系之上，为晚近期复活性断裂。盆地基底南深北浅，其上为第四系沉积物。　　(3)地下水：区域水文资料显示，本场地地下水类型属潜水，赋存于卵石层下部，水位在自然地面以下约115米，水位线呈逐年下降状态，地下水对工程无影响。　　2，3岩土工程评价　　(1)黄土湿陷性评价：试验场地黄土属典型的陇西黄土，具高敏感性、大湿陷量、垂直节理发

5、育。湿陷量计算结果：z=123.1～272cm；ZS=61.3～200.2cm。整个场地水平范围内属Ⅳ级自重湿陷性黄土场地，最大湿陷深度为40米。　　(2)人工挖孔灌注桩桩基设计参数：勘察报告建议采用人工挖孔灌注桩基础，桩长为40米左右，以卵石层为桩端持力层。对于干作业桩(清底干净，D=800mm)各层土的极限端阻力和极限侧阻力见表1。　　　　3　试验方案　　　　3，1试验装置　　(1)试验加载装置：加载反力装置采用锚桩钢梁反力系统，4×5000kN电动油泵驱动的油压千斤顶加载，荷载测量采用设置在电动油泵上的压力传感器直接测定。　　试验加载设备最大加载能力达到20000kN。　　(

6、2)荷载与沉降量测仪器：试桩采用2个正交直径方向对称安置四个位移传感器，由RS—JYC地基基础静载荷测试仪自动记录测量试桩桩顶的变形。所有位移传感器均用磁性表座固定于由脚手架钢管构成的基准梁上。　　(3)静载试验自动控制系统；本试验检测采用RS—JYC地基基础静载荷测试仪，全自动控制试验过程、全自动实时观测并自动记录测试数据。　　该系统通过预先设置的加(卸)载分级、荷载量值、判稳标准等试验参数，控制设置在电动油泵上的压力传感器实现全自动加载、补载、卸载，自动维持荷载恒定并自动判稳进行下级荷载的测试。测试仪采集设置于试桩、锚桩上的位移传感器的变形数据，自动记录测试数据。　　3，2试验

7、桩布置　　试验布置试验桩3根，布置锚桩8根。　　试验桩基本参数见表2。　　3，3试验方法及标准　　单桩竖向抗压静载试验采用慢速维持法，即逐渐加载，每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载，稳定标准为连续两小时内，每小时沉降小于0.1mm，直到试桩破坏。然后分级卸载，全部卸载后，隔3～4h测读变形。　　4　试验浸水过程　　　　4，1浸水孔布置　　A1、A2、A3试桩桩周各均匀分布5个直径150mm、深度为34m的注水孔，注水孔用纯净小砾石填充。桩周地面处开挖直径3.0m浸水坑