岩石挖井基础力学行为分析

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挖井基础介于明挖基础与沉降基础之间,其基坑施工讲究垂直开挖,埋深一般控制在15m范围内,横截面面积远远超过一般桩基础,主要依靠端部承载。挖井基础承载力高,沉降小,抗倾覆能力强,在西北黄土地区有着较多的工程应用。随着西南山区交通网络的建设,悬崖陡坡这类狭窄环境限制了一般桩基础的使用,而挖井基础通过加大埋深能很好适应这类环境。目前挖井基础的工程应用已取得不错成果,但是相关的文献研究却比较少,西南地区的挖井基础埋深超过了15m,并且介质多为软岩山体,这两点变化给挖井基础受力会带来怎样的影响需要进行研究总结。本文通过大量文献调研,合理借鉴桩-岩力学模型,开展岩石挖井基础的受力分析,研究工作与取得的成果如下:
  (1)岩石挖井基础埋深较大,多设置在软岩山体中,与黄土挖井基础有埋深与介质环境的不同,在参考嵌岩桩与黄土挖井基础的相关文献后,明确了岩石挖井基础的侧阻不容忽视,侧阻与端阻共同分担竖向荷载,侧壁接触可采用桩-岩接触分析。
  (2)通过依托工程岩石挖井基础的数值模拟,分析了基础上部施工对基础的影响,通过现场实测数据和借鉴的理论公式验证了模型精度。依托工程埋深大,侧阻分担的荷载较多,端阻占比仅为36.46%,呈现摩擦桩的性质。
  (3)研究了埋深、直径、截面形状、粘聚力、内摩擦角、介质刚度、荷载大小等参数对岩石挖井基础竖向承载的影响,通过分析P-S曲线、轴力曲线、摩阻力曲线以及接触压力,得出了相关结论。对于岩石挖井基础,增大埋深是难以有效降低沉降的,而适当增大直径可以有效减低沉降;岩石挖井基础截面宜选用圆端形,竖向荷载增大会提高端阻占比;介质刚度、粘聚力、内摩擦角对岩石挖井基础的影响规律与一般桩基础既有规律保持一致,但是影响幅度不如桩基础明显。
  (4)建立临崖环境岩石挖井基础模型,给基础顶面施加0.01m的水平位移,研究了埋深以及截面形状对水平承载力的影响。通过分析水平位移曲线、截面剪力曲线、截面弯矩曲线,发现增大埋深可以提高岩石挖井基础的水平承载力,但是过度增大埋深并不能显著提高其水平承载力;圆端形挖井基础的水平承载力最高,基础顶面在同一水平位移时,顶面承受的剪力值和弯矩值最大。
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