一、文献综述

1、嵌岩桩国内外研究现状

在以前很长一段时间里，学术界和工程界都把嵌岩桩作为端承桩处理。许多国家的地基基础规范(包括我国的GBJ7-89)都将嵌岩桩按端承桩设计，完全不考虑桩侧阻力。有的规范虽然考虑嵌岩段的侧阻力，却忽略覆盖土层的侧阻力。随着对嵌岩桩承载机理研究深入，四十躲年来国内外大量的理论分析和工程实测资料都表明，随着上覆土层的性质和厚度的不同，桩侧阻力、端阻力的发挥性状也完全不同。通过荷载传递测试，一般情况下，上覆土层的侧阻力是可以发挥的。即使是无覆盖土层的嵌岩桩也不一定是端承桩，较长的嵌岩桩大多属于摩擦桩，把嵌岩桩全部视为端承桩是不符合实际的。嵌岩桩理论研究还有许多问题有待进一步的探讨，尤其是加强嵌岩桩的荷载传递特性、承载性状的研究，这样才能更好的指导实践。

2、国内研究成果

规范是国内设计方法的典型代表。目前国内使用较多的有以下几种：《建筑地基基础设计规范》GBJ7-89认为嵌岩桩沉降小，桩侧阻力很难发挥，规定嵌岩灌注桩承载力按端承桩设计，忽略了桩侧阻力的作用，显然不尽合理，同时与目前研究出的嵌岩桩承载性状有差距，因此该方法只符合支撑在基岩表面的短桩承载力性状，而与长径比较大的嵌岩灌注桩承载力性状差异较大。

《建筑桩基技术规范》JTJ024-85和《铁路桥涵设计规范》TBJ2-85都推荐了计算公式，但这两种规范都忽略了覆盖土层的侧阻力，对嵌岩桩的性状认识不足，未能考虑嵌岩深度对桩的侧阻力和端阻力的分担比的影响，对于嵌入强、中风化层的嵌岩桩的工程实际不符。

以上规范给出了嵌岩桩承载力的计算方法，经验参数多，取值较大偏于保守，地区适用性较强，而且没涉及设计位移值。大部分公式只笼统地考虑了桩周、桩端岩石的强度和嵌入深度，而对影响其承载力的岩石结构特征、桩端条件、桩的尺寸及桩岩界面的粗糙度等没有考虑。正是由于这些因素的影响，使得嵌岩桩的承载性状变得差异很大。因此国内已有许多学者通过试验、原位观测及计算相结合方法对嵌岩桩的承载性状作了进一步的研究。

黄求顺等人依据所收集的试验资料对嵌岩桩做了较为细致的研究，提出了嵌岩桩的承载力主要是嵌固力，即岩体与桩身间的侧阻力，它与桩、土间的摩阻力有较大差别。桩、土间的摩阻力只有在桩土间出现较大位移时才能充分发挥作用，而嵌岩桩的嵌固力只需桩身承受一定的荷载嵌固力便可同步出现，且嵌岩桩的位移较小，并提出了嵌岩桩的承载力由桩、土间的摩阻力，嵌岩桩嵌岩段的嵌固力及端阻力三部分组成：嵌固力为承载力主要因素，且进一步提出了嵌岩桩的承载力计算公式，被国家标准《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)及四川省标准《重庆市建筑地基基础设计规范》(DB51/5003-93)所采纳。

3、国外的研究成果

国外对嵌岩桩工作特性的理论研究也很多，不论是在嵌岩桩工作特性试验研究，还是对嵌岩桩工作特性分析的有限元计算方面均进行了大量的研究工作。

(1)美国Reese等通过对大量的实测嵌岩桩的桩顶荷载随深度传递的资料分析研究后得出结论：当桩穿过大约5.5m的坚粘土，进入粘土页岩约3.2m，桩径约0.76m，长径比L/d=11.7,嵌岩比h/d=4.2时，桩端阻力仅占桩顶荷载的15%-25%。

(2)Matte和Poulos从理论上阐明不论桩端条件如何，长桩总是摩擦桩，大量实测证明，嵌岩长桩也属于摩擦桩。

(3)Brahim Ben mokrance认为嵌岩桩所嵌入的岩体状态对嵌岩桩工作特性存在影响，并采用了把嵌岩桩所嵌入的岩体状态分为嵌岩桩嵌岩段的岩体状态和嵌岩桩桩底岩体状态的方式来进行研究。

(4)Rosenbere和Journeaus把桩岩界面的极限侧租当做设计值，剩下的荷载由端阻承担，整个嵌岩桩抵抗破坏的安全系数就等于极限端阻值与实际端阻值的比值。该法适用于桩岩面具有一定的粗糙度，桩底无沉渣的桩，对于软岩或桩底有沉渣该方法会超过桩的实际承载力。

(5)Pells和Turner采用弹性有限元的分析得出端阻力分担比长径比的分布图，通过假定桩侧阻力能够承担全部设计荷载，求出最大的嵌入深度，然后在分布图求出端阻第一分极论分担荷载比，根据桩端阻力即可求出桩端岩体的应力，直到桩端岩体的应力小于地基容许承载力即可。该弹性方法简明但只适用与桩土界面胶结良好，在外荷作用下无滑动变形情况。

二、论文提纲

一研究背景

(一)研究的意义

当建筑场地浅层地基土质不能满足要求，也不宜采用地基处理等措施时，往往需要以地基深层坚实土层或岩层作为地基持力层而采用桩基础方案。桩基础是最古老的基础型式之一。早在有文字记载之前人类就懂得在地基条件不良的河谷和洪基地带采用木桩来支撑房屋。1982年在智利发掘的文化遗址所见到的桩距今大约一万二千至一万四千年，我国历史上最早的桩是浙江余姚河姆渡的木桩，已有7000多年的历史。桩基不仅历史悠久、应用广泛，而且经久耐用。

桩基础虽然是一种传统的基础，但由于底层和使用条件的复杂多变，新桩型、新工艺不断出现，给桩基的承载性能和设计理论方法的研究不断提出新的课题。随着城市高层建筑的兴建，沿海港口设施、桥梁建设的迅速发展，对地基承载力和变形的要求越来越高，大直径嵌岩灌注桩由于其承载力高、控制沉降性能好、施工简单、地层条件适应性强、工程造价经济等有点而得到了广泛应用。据资料统计，目前灌注桩年使用量达100万根以上。因此，对这种桩型进行深入的研究具有重大的现实意义。

(二)研究的目的

目前，对于嵌岩灌注桩的研究分析，主要是通过原位测试、模型试验及数值分析来进行的，对嵌岩桩的荷载传递性状已经有了初步的认识。但嵌岩桩由于其承载力大，现场试验比较困难，试验耗费大，且很难进行破坏试验，因而完整的试桩资料和实测资料不多，这就制约了人们对其承载特性的全面认识。目前嵌岩灌注桩的理论研究还没有成熟，人们对嵌岩桩的承载机理了解得并不透彻，特别是对软岩地基种大直径嵌岩桩的承载性状的研究还比较缺乏，现有的软岩嵌岩桩竖向承载力计算理论与其实际性状差别较大。在目前工程实践中，对于嵌岩桩的设计仍存在不合理的现象：一是把嵌岩桩按端承桩来设计，不论桩的长径比(L/d)的大小均不计侧阻力，只注意到桩端阻力的作用而忽略了桩的荷载传递机理和承载特性，导致单桩承载力取值明显偏低;二是忽略了嵌岩桩的临界深度或不适当增加嵌岩深度，当强风化层很厚仍将嵌岩桩端嵌入中微风化层;三是在岩层中不适当采用扩底。这实际上不能使嵌岩和扩底部分的承载力得到有效利用，而造成很大的浪费。因此，对于软岩嵌岩灌注桩承载性能的研究仍需不断深化，分析计算方法仍需进一步研究和完善。

基于以上现存的问题，本文结合宜万铁路(宜昌-万州)渡口河特大桥桩基础的检测项目，对软岩地基中全嵌灌注桩在施工加载嵌桩身的应变特征进行了分析探讨，并着重对施工荷载下的嵌岩桩的承载机理及其变形特性进行了细致的分析;拟采用商业有限元软件模拟分析软岩地基中全嵌灌注桩的受力变形特性，对影响软岩嵌岩承载性能的各种因素进行系统的分析比较;通过现场观测分析和数值模拟相结合更好的研究嵌岩灌注的承载性能等都将是本文待解决问题。

三、参考文献

著作：

(1)《桩基工程手册》编写委员会.桩基工程手册[M].北京：中国建筑工业社，1995

(2)建筑桩基技术规范(JGJ94-94).中国建筑工业出版社，1995

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(4)Radhakrishnan R,L无奈过C F.Load transfer behavior of rock-socketed piles[J].Journal of Geotechnical Engineering,1989,115(6):755-778

(5)刘正峰.地基与基础工程新技术使用手册(第二、三卷)[M].海潮出版社，1998

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(10)刘金励主编.桩基础设计与计算[M],中国建材工业出版社，1990

(11)刘金励主编.桩基工程技术[M]，中国建材工业出版社，1996

(12)史佩栋，梁晋渝.嵌岩桩竖向承载力的研究[J],岩土工程学报，1994,16(4)：32-39