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考虑地层--溶洞--桩共同作用的穿越溶洞型单桩承载特性研究
| 论文题名： | 考虑地层--溶洞--桩共同作用的穿越溶洞型单桩承载特性研究 |
| 关键词： | 铁路桥;单桩承载力;荷载传递特性;岩溶地层 |
| 摘要： | 我国喀斯特地貌分布较为广泛，高速铁路修建时不可避免要穿越岩溶发育区域。高速铁路建设对桩基沉降要求严格，尤其是岩溶区桥梁桩基工程，在未探明岩溶发育情况的条件时施工，极易发生桩基质量事故，对高速铁路桥梁安全运营造成隐患。目前，已有研究多集中在对桩端隐伏溶洞顶板稳定性及沉降计算方法等方面，缺乏考虑地层.溶洞.桩共同作用的穿越溶洞型单桩变形机理与沉降计算方法等方面的研究，亟待开展穿越溶洞型单桩承载特性计算方法相关研究，为相关工程的设计和施工提供理论指导。针对上述问题，本文采用现场试验，数值模拟，理论分析等手段分析了穿越溶洞型单桩承载特性变形机理，形成了考虑地层-溶洞-桩共同作用的穿越溶洞型单桩承载特性计算方法。本文主要工作和研究成果如下: (1)基于钻探取芯法、管波探测法、跨孔弹性波CT法等方法的探测结果，获得了高速铁路桩位处地质剖面图，明确了桩位范围内岩溶和软弱夹层的发育情况;根据室内土体试验和岩块三轴试验等结果，获得了桩位处土体和岩体的物理力学参数。相关探测结果和参数为岩溶区桩基承载特性计算和数值模拟分析提供了依据。 (2)根据岩溶区桩位处土(岩)层分布情况和土(岩)体物理力学参数，建立了不同溶洞填充情况(填充型和无填充型)、溶洞半径、溶洞位置、桩径等工况条件下的数值计算模型，分析了不同工况下穿越填充型溶洞和无填充型溶洞的单桩侧摩阻力、桩身轴力、荷载.沉降关系等变化规律，揭示了考虑地层.溶洞.桩相互作用的穿越填充型溶洞和无填充型溶洞的单桩变形机理。 (3)建立了岩溶区地层-溶洞简化计算模型，采用圆孔扩张理论求解了溶洞段地层水平和竖向应力，利用Mindlin解获得了溶洞段应力增量计算方法。根据不同桩段侧摩阻力与位移的关系，建立了考虑地层.溶洞.桩共同作用的穿越填充溶洞型单桩沉降计算方法。 (4)根据桩-土界面、桩-岩界面、岩-土体分界面、溶洞上顶板、溶洞下底板和桩端等位置处的荷载传递特性，明确了不同桩段的荷载传递模型，建立了考虑地层-溶洞-桩共同作用的穿越无填充溶洞型单桩沉降计算方法。 |
| 作者： | 邢宇铖 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 张乾青;辛公锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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