1、級自重濕陷性黃土場地長樁豎向承載力試驗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和浸水狀態下對基樁承載性狀的作用，并對濕陷過程中樁的承載機理等進展研究，為同類地質上的工程應用提供了珍貴的技術參數。關鍵詞濕陷性黃土；長樁；豎向承載力；試驗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180200。黃土在一定壓力作用下，受水浸濕后構造迅速破壞而發生的顯著下沉現象，稱之為濕陷。實測或計算自重濕陷量大于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，但是缺點是投資大，經濟性差。為了降低工程投資，給某工程設計和以后的工程應用提供準確的技術參數，并指導同類工程理論，根據地質勘察報告，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理等，進展了長樁豎向承載力的試驗研究。1主要試驗根據?建筑地基根底設計標準?、?建筑樁基技術標準?、?濕陷性黃土地區建筑標準?等。2試驗場地巖土工程條件2，1場地地形地貌試驗場地位于榆中縣和平鎮科技園內，園區地勢西南高、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階狀。地貌特征為上更新統砂礫卵

3、石夾粘土(上覆風成黃土狀粉土)構成的山前沖積一洪積平原。2，2工程地質及水文地質(1)試驗場地地層構造黃土狀粉土(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粘土層。呈大孔隙狀，垂直節理發育，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、灰巖，以灰巖居多，部分呈半膠結狀；中密密實，稍濕，最大鉆掘深度5.2米。(2)地質構造：位于祁連褶

4、皺系的東延部分，第三紀、第四紀迭置凹陷。可斷續看到山群硅質千枚巖逆于下侏羅系之上，為晚近期復活性斷裂。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，地下水對工程無影響。2，3巖土工程評價(1)黃土濕陷性評價：試驗場地黃土屬典型的隴西黃土，具高敏感性、大濕陷量、垂直節理發育。濕陷量計算結果：z=123.1272；ZS=61.3200.2。整個場地程度范圍內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計參數：勘察報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。對于干作業樁(清底干凈，D=800)各層土的極限端阻力和極限側阻力見表1。3試驗方案3，1試驗裝置(1)試驗加載裝置：加載反力裝置采用錨樁鋼梁反力系統，45000kN電動油泵驅動的油壓千斤頂加載，荷載測量采用設置在電動油泵上的壓力傳感器直接測定。試驗加載設備最大加載才能到達20000kN。(2)荷載與沉降量測儀器：試樁采用2個正交直徑方向對稱安置四個位移傳感器，由RSJY地基根底靜載荷測試儀自動記錄測量試樁樁頂的變形。所有位移傳感器均用磁性表座固定于由腳手架鋼管構成的基準梁上。(3)靜載試驗自動控制系統；本試驗檢測采用RSJY地基根底靜載荷測試儀，全自動控制試驗過

6、程、全自動實時觀測并自動記錄測試數據。該系統通過預先設置的加(卸)載分級、荷載量值、判穩標準等試驗參數，控制設置在電動油泵上的壓力傳感器實現全自動加載、補載、卸載，自動維持荷載恒定并自動判穩進展下級荷載的測試。測試儀采集設置于試樁、錨樁上的位移傳感器的變形數據，自動記錄測試數據。3，2試驗樁布置試驗布置試驗樁3根，布置錨樁8根。試驗樁根本參數見表2。3，3試驗方法及標準單樁豎向抗壓靜載試驗采用慢速維持法，即逐漸加載，每級荷載到達相對穩定后加下一級荷載，穩定標準為連續兩小時內，每小時沉降小于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15厚礫石?？觾人^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時進展浸水。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。在濕陷坑西側距樁中心7產生一條寬度為12的弧形裂縫，長度為16.2；在濕陷坑西側距樁中心8

8、處產生一條寬度為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，有不連續環形裂縫。共浸水約4003。5單樁豎向承載力試驗結果通過對A1、A2、A3試樁進展了豎向抗壓靜載試驗，各樁在樁周土浸水狀態下，單樁豎向極限承載力試驗結果如表3。按?濕陷性黃土地區建筑標準?(GBJ2590)規定：自重濕陷性黃土場地的單樁承載力除不計濕陷性土層范圍內的樁周正摩阻力，尚應扣除樁側的負摩阻力。在試驗中由于浸水影響，樁周土發生自重濕陷而產生塌陷，可認為樁周部分范圍內正摩阻力喪失，負摩阻力產生且作用

9、于試樁上。計算單樁承載力時，不扣除正摩阻力和負摩阻力。而未發生自重濕陷的樁段，由于樁側產生正摩阻力，這部分樁長范圍內，應按照標準單樁承載力除不計濕陷性土層范圍內的樁周正摩阻力，尚應扣除樁側的負摩阻力。試驗完成后，在A1、A2、A3樁樁側開挖的探井采取了原狀土樣進展室內土工試驗?？紤]探井開挖中所取原狀土樣與實際結果的誤差，綜合試驗結果及浸水濕陷碟結果分析：A1樁側35以上樁周土根本到達飽和狀態，自重濕陷性根本消除，自重濕陷已充分發生；35以下樁周土呈天然狀態，有3左右的土層具自重濕陷性；A2樁側35以上樁周土根本到達飽和狀態，自重濕陷性根本消除，自重濕陷已充分發生；35以下樁周土呈天然狀態，土層仍具自重濕陷性；A3樁側27以上樁周土含水量較大，接近飽和狀態，土體自重濕陷性根本消除，自重濕陷性發生較充分；27以下樁周土呈天然狀態，部分具自重濕陷性。因此，扣除相應極限側阻力、樁側負摩阻力的單樁承載力計算結果如表4。按?建筑樁基技術標準?計算：極限承載力平均值6結論及建議(1)樁周土在浸水狀態下，A型樁單樁極限承載力標準值Quk=4600kN；按?建筑地基根底設計標準?(GBS00072002)，樁周土在浸水狀態下