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大直径嵌岩抗拔桩承载性能及反演分析
摘要
大直径嵌岩抗拔桩是一种常见的地基处理方式，在工程中应用广泛，其承载性能对于工程的安全和经济性具有重要影响。本文通过现场试验和数值模拟，分析了大直径嵌岩抗拔桩的承载性能及反演分析。试验表明，大直径嵌岩抗拔桩的承载力主要由桩体侧面抗拔和嵌入岩土层底部的端部摩阻力共同承担。数值模拟结果与试验值比较一致，验证了数值模拟的可靠性和适用性。本研究可以为大直径嵌岩抗拔桩的设计提供一定的参考依据和理论支持。
关键词：大直径嵌岩抗拔桩；承载性能；反演分析；数值模拟
Abstract
Largediameterembeddedrockanti-pullpileisacommonfoundationtreatmentmethodandiswidelyusedinengineering.Itsbearingperformancehassignificanteffectsonthesafetyandeconomyofengineering.Inthispaper,thebearingperformanceandinversionanalysisoflargediameterembeddedrockanti-pullpileareanalyzedthroughfieldtestsandnumericalsimulations.Thetestshowsthatthebearingcapacityoflargediameterembeddedrockanti-pullpileismainlysharedbythelateralanti-pullresistanceofthepilebodyandtheendfrictionresistanceembeddedintherockandsoillayerbottom.Thenumericalsimulationresultsareconsistentwiththeexperimentalresults,whichverifiesthereliabilityandapplicabilityofnumericalsimulation.Thisstudycanprovideacertainreferenceandtheoreticalsupportforthedesignoflargediameterembeddedrockanti-pullpile.
Keywords:largediameterembeddedrockanti-pullpile;bearingperformance;inversionanalysis;numericalsimulation
1.引言
大直径嵌岩抗拔桩是一种常用的地基处理手段，特别适用于复杂地质条件下的工程。在石质软弱地层中，传统的桩基础难以满足工程承载要求，而大直径嵌岩抗拔桩能够利用石头的特性提供足够的侧向抗拔能力。随着大直径嵌岩抗拔桩应用范围的扩大，其承载性能与设计准确性也日益受到关注。
目前，大直径嵌岩抗拔桩的承载性能分析方法主要有现场试验法、理论分析法、数值模拟法等。本研究选用现场试验和数值模拟方法分析其承载性能，并采用反演分析方法验证数值模拟的可靠性和适用性。
2.试验设计
2.1试验设备和试样
试验设备包括沉拔法试验仪、单桩静载试验仪和隧道泵车等。试样选取直径2.5米、长度6米的大直径嵌岩抗拔桩，嵌入岩土深度为3米，试验时测量桩顶、桩侧、桩尖处的位移和孔隙水压力，并实时记录荷载大小。
2.2试验方案
试验分为单桩水平抗拔试验和单桩竖向受载试验。采用钻机开挖坑洼，借助沉拔法安装试样。水平抗拔试验采用较小的隧道泵车进行水平荷载产生，竖向受载试验则采用单桩静载试验仪进行荷载产生。
3.试验结果分析
3.1承载力
水平抗拔试验中，试样初始抗拔能力提高后逐渐稳定，最后达到最大抗拔力。竖向受载试验中，试样受到逐渐增加的荷载，直至达到最大荷载，计算得到最大承载力。
3.2变形特性
试验中，桩体侧面抗拔贡献较大，桩顶位移和荷载变化呈现线性关系；桩身竖向变形小，桩尖变形较大。
4.数值模拟
选取ANSYS软件建立大直径嵌岩抗拔桩三维有限元模型，采用单元类型SOLID185，材料采用本构模型。根据试验参数建立荷载-位移曲线，反演得到合适材料本构参数和桩体侧面与端部嵌入层的阻力分布。
5.结论
通过现场试验和数值模拟，对大直径嵌岩抗拔桩的承载性能进行了分析。试验表明，大直径嵌岩抗拔桩的承载力主要由桩体侧面抗拔和嵌入岩土层底部的端部摩阻力共同承担。数值模拟结果与试验值比较一致，验证了数值模拟的可靠性和适用性。本研究可以为大直径嵌岩抗拔桩的设计提供一定的参考依据和理论支持。