红层泥岩桩基竖向承载特性研究

本书以西南红层地区工程建设为研究背景，从岩体参数取值方法、桩侧摩阻力、桩端阻力三个方面出发，对红层泥岩桩基竖向承载特性展开了系统性研究，提出了空间点岩体力学参数多属性决策综合取值方法和工程岩体力学参数随机-关联空间插值综合取值方法，建立了桩-岩界面和桩-泥皮界面位移软化本构模型，探究了红层泥岩沉渣缺陷桩竖向承载特性，揭示了红层泥岩扩底桩竖向承载机理。本书可供地质工程、岩土工程等专业的高校师生以及相关工程技术人员与科研人员参考。

第1章 绪论 1
1.1 软岩嵌岩桩竖向承载研究现状 2
1.1.1 工程岩体力学参数取值方法 2
1.1.2 软岩嵌岩桩桩侧摩阻力特性 3
1.1.3 考虑桩底沉渣的软岩嵌岩桩桩端阻力特性 6
1.1.4 扩底桩竖向承载特性 6
1.2 红层泥岩桩基竖向承载特性研究内容 8
第2章 红层泥岩岩体力学参数设计值确定方法研究 10
2.1 岩体力学参数的确定方法 10
2.1.1 研究红层泥岩岩体力学参数取值的必要性 10
2.1.2 常见的岩体力学参数确定方法 11
2.2 岩体力学参数设计值多属性综合取值法 13
2.2.1 多属性评价体系的建立 13
2.2.2 各因素与各方法对参数值影响程度的评分标准 14
2.2.3 各方法综合权重的确定 17
2.2.4 岩体力学参数设计值的确定 19
2.2.5 算例分析 19
2.3 工程岩体力学参数的随机-关联空间插值法 21
2.3.1 空间分布模型的建立 21
2.3.2 工程岩体力学参数的空间差值 23
2.3.3 算例分析 25
第3章 红层泥岩桩基桩-岩界面剪切特性研究 29
3.1 干湿孔条件下红层泥岩桩基桩-岩界面特性 29
3.1.1 干孔条件下红层泥岩桩基桩-岩界面特性 29
3.1.2 湿孔条件下红层泥岩桩基桩-岩界面特性 29
3.2 红层泥岩桩基孔壁三维粗糙度非接触式测量方法 30
3.2.1 粗糙度测量方法 30
3.2.2 桩-岩界面三维形貌重建方法 31
3.2.3 桩-岩界面三维粗糙度特征 35
3.3 干孔条件下桩-岩界面剪切特性 39
3.3.1 研究目的 39
3.3.2 研究方法 39
3.3.3 实验结果 42
3.4 湿孔条件下桩-泥皮界面剪切特性 45
3.4.1 研究目的 45
3.4.2 研究方法 46
3.4.3 实验结果 47
第4章 考虑桩-岩界面位移软化效应的红层泥岩桩基竖向承载特性研究 49
4.1 红层泥岩桩-岩界面位移软化本构模型 49
4.1.1 桩-岩界面位移软化本构模型的建立 49
4.1.2 桩-岩界面位移软化本构数值模型的实现 52
4.1.3 桩-岩界面位移软化本构数值模型的验证 53
4.2 桩-岩界面位移软化对桩基竖向承载特性的影响 56
4.2.1 桩基数值模型的建立 56
4.2.2 荷载-沉降响应 57
4.2.3 侧摩阻力特征 57
4.2.4 桩身轴力特征 58
4.2.5 桩-岩应力与塑性区分布特征 59
4.3 桩-泥皮界面的位移软化本构模型 61
4.3.1 桩-泥皮界面位移软化本构模型的建立 61
4.3.2 桩-泥皮界面位移软化本构数值模型的实现 63
4.3.3 桩-泥皮界面位移软化本构数值模型的验证 64
4.4 桩-泥皮界面位移软化对桩基竖向承载特性的影响 65
4.4.1 桩基数值模型的建立 65
4.4.2 荷载-沉降响应 66
4.4.3 侧摩阻力特征 66
4.4.4 桩身轴力特征 69
4.4.5 泥皮抗剪强度参数影响 70
第5章 考虑桩底沉渣的红层泥岩桩基成桩特性研究 71
5.1 红层泥岩桩基桩底沉渣形成机制与物理力学参数 71
5.1.1 孔底沉渣形成机制 71
5.1.2 桩底沉渣形成机制 72
5.1.3 桩底沉渣物理力学参数 72
5.2 考虑桩底沉渣的红层泥岩桩基成桩室内实验 74
5.2.1 研究目的 74
5.2.2 研究方法 74
5.2.3 干湿条件下考虑桩底沉渣的红层泥岩桩基成桩特性 80
5.2.4 干孔条件下实验参数对冲击效果的影响 83
5.2.5 湿孔条件下实验参数对冲击效果的影响 85
5.3 考虑桩底沉渣的红层泥岩桩基成桩现场实验 90
5.3.1 研究目的 90
5.3.2 研究方法 90
5.3.3 实验结果 92
第6章 考虑桩底沉渣的红层泥岩桩基竖向承载特性研究 94
6.1 含桩底沉渣的红层泥岩桩基静载室内实验 94
6.1.1 研究目的 94
6.1.2 研究方法 94
6.1.3 实验结果 97
6.1.4 基于室内实验的桩基承载力沉渣厚度修正系数 100
6.2 考虑桩底沉渣的红层泥岩桩基静载数值模拟 101
6.2.1 研究目的 101
6.2.2 研究方法 101
6.2.3 不同桩长条件下沉渣缺陷桩基承载特性 103
6.2.4 不同桩径条件下沉渣缺陷桩基承载特性 111
6.3 沉渣物理力学参数对红层泥岩桩基承载特性的影响 115
6.3.1 研究目的 115
6.3.2 沉渣厚度对桩基承载特性的影响 115
6.3.3 沉渣弹性模量对桩基承载特性的影响 118
6.3.4 沉渣黏聚力对桩基承载特性的影响 121
6.3.5 沉渣内摩擦角对桩基承载特性的影响 123
6.4 红层泥岩沉渣缺陷桩桩基承载力计算方法研究 124
6.4.1 考虑桩底沉渣厚度的桩基承载力计算公式修正 124
6.4.2 考虑桩底沉渣弹性模量的桩基承载力计算公式修正 124
第7章 红层泥岩扩底桩竖向承载特性研究 126
7.1 红层泥岩扩底桩竖向承载特性 126
7.1.1 扩底桩数值模型的建立 126
7.1.2 扩底桩竖向承载特性 129
7.2 桩-岩界面位移软化对红层泥岩扩底桩竖向承载特性的影响 133
7.2.1 界面位移软化对竖向承载力的影响 133
7.2.2 界面位移软化对侧摩阻力调动的影响 134
7.2.3 界面位移软化对桩身轴力的影响 136
7.2.4 界面位移软化对桩周岩体应力场的影响 137
7.3 红层泥岩扩底桩竖向承载特性影响因素分析 138
7.3.1 影响红层泥岩扩底桩竖向承载特性的因素 138
7.3.2 参数对红层泥岩扩底桩竖向承载特性的影响 142
7.3.3 参数敏感性分析 143
参考文献 146