一种桥墩群桩基础稳定性评价方法技术

本发明专利技术提供了一种桥墩群桩基础稳定性评价方法，包括：查明桥址断层、溶洞、软硬差异三种不良地质条件空间结构特征和发育规律，确定桥墩群桩基础承受荷载情况；开展桩周岩土基本物理力学试验，揭示其物质结构组成、基本力学性质，通过正交试验比选出最优相似材料配比；开展桥墩群桩基础

【技术实现步骤摘要】
一种桥墩群桩基础稳定性评价方法


[0001]本专利技术涉及基础工程
，尤其是涉及一种桥墩群桩基础稳定性评价方法。

技术介绍

[0002]断层、溶洞、软硬差异三种不良地质条件并存地基会对桥墩群桩基础的稳定性造成影响，从而影响桥梁整体的安全，因此评价多种不良地质条件并存的桥墩群桩基础稳定性成为实际需求。
[0003]目前，虽然已经出现了针对不良地基处基础稳定性判识的研究，但是现有技术大多集中于单一不良地质条件或两种不良地质条件并存的群桩基础稳定性评价研究，还未有专门针对断层、溶洞、软硬差异三种不良地质条件并存的桥墩群桩基础稳定性评价技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种桥墩群桩基础稳定性评价方法，能够对跨越断层、溶洞、软硬差异三种不良地质条件并存地基的桥墩群桩基础稳定性进行有效评价。
[0005]本专利技术提供一种桥墩群桩基础稳定性评价方法，包括：
[0006]S1，通过野外勘察查明桥址工程地质条件，其中桥址工程地质条件包括地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、天然建筑材料，以及断层、溶洞、软硬差异三种不良地质条件的空间结构特征和发育规律；
[0007]S2，确定桥墩群桩基础承受荷载情况，划分主要荷载和次要荷载，并对主要荷载进行确定和处理使其满足试验加载条件；
[0008]S3，开展桩周岩土基本物理力学试验，揭示地基岩土体物质结构组成和基本力学性质；
[0009]S4，通过正交试验研究相似材料配比对材料强度和变形模量的力学参数的影响，比选出最优相似材料配比，确定出物理模型试验的相似材料原料组分；
[0010]S5，开展荷载作用下桥墩群桩基础
‑
地基物理模型试验，获取桥墩群桩基础
‑
地基在多种地质条件和桥墩群桩设置下的群桩响应信息；结合桩基破坏特征，对群桩基础变形过程中的应力分布、裂隙演化及劣化破坏过程进行分析；
[0011]S6，对物理模型试验获得的群桩响应信息进行分析，提取群桩基础变形、承载力的主要影响因素；采用统计方法建立诱发因素作用下变形、承载力与主要影响因素之间的关系模型，获取各因素互馈规律；
[0012]S7，基于各因素互馈规律，结合细观结构变化，获取断层、溶洞、软硬差异三种不良地质条件下群桩基础
‑
地基的变形破坏机制，并将变形破坏机制、解析力学、数值模拟、现场监测相结合建立失效判据；
[0013]S8，对步骤S5获取的群桩响应信息、步骤S6获取的各因素互馈规律、步骤S7获取的变形破坏机制以及步骤S7建立的失效判据进行分析处理，获取稳定性计算参数，根据稳定性计算参数对桥墩群桩基础进行稳定性计算，获得桥墩群桩基础稳定性安全系数，再根据
桥墩群桩基础稳定性安全系数对桥墩群桩基础稳定性进行判断。
[0014]根据本专利技术提供的一种桥墩群桩基础稳定性评价方法，在步骤S3中：
[0015]针对桩周岩土，开展含水率以及密度的基本物理性质测试，以获取桩周岩土的含水率及密度；
[0016]开展室内土固结快剪试验和土固结慢剪试验，以获取土的固结不排水条件下和固结排水条件下的抗剪强度参数值；
[0017]开展桩周土和岩石的三轴压缩试验以及单轴压缩试验，以获取桩周土和岩石的抗压强度参数值和变形参数值。
[0018]根据本专利技术提供的一种桥墩群桩基础稳定性评价方法，在步骤S3中的桩周岩土基本物理力学试验包括：混凝土抗压强度试验、混凝土抗折强度试验、流动度试验、粘度指标测试、密度指标测试以及抗酸碱腐蚀试验。
[0019]根据本专利技术提供的一种桥墩群桩基础稳定性评价方法，在步骤S3中，还包括：
[0020]针对混凝土
‑
桩周岩界面，开展不同法向应力下混凝土
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桩周岩界面快速剪切试验，以获取界面的粘结特征和剪切变形与强度性质；
[0021]开展不同法向应力下混凝土
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桩周岩界面直剪蠕变试验，以获取界面长期强度与蠕变变形性质。
[0022]根据本专利技术提供的一种桥墩群桩基础稳定性评价方法，还包括：
[0023]针对混凝土
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桩周岩剪切界面，对快速剪切试验和直剪蠕变试验前后的剪切界面开展细观扫描试验，以获取剪切试验前后的剪切界面结构特征。
[0024]根据本专利技术提供的一种桥墩群桩基础稳定性评价方法，在步骤S4中：
[0025]针对相似材料，开展单轴抗压试验和三轴抗压试验，以获取抗压强度参数值和变形参数值；
[0026]针对相似材料，开展抗拉试验，以获取抗拉强度；
[0027]针对相似材料，开展直剪试验，以获取抗剪强度参数值。
[0028]根据本专利技术提供的一种桥墩群桩基础稳定性评价方法，在步骤S4中，最优相似材料配比的比选方法包括相关性分析。
[0029]根据本专利技术提供的一种桥墩群桩基础稳定性评价方法，在步骤S5中：
[0030]桥墩群桩基础
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地基物理模型试验采用断层错动模拟器用于实现模拟断层错动；其中断层错动模拟器采用差动位移传感器采集错动距离，采用压力传感器采集施加的压力，通过自带计时功能的微控制单元，结合错动距离，实现错动速率的计算。
[0031]根据本专利技术提供的一种桥墩群桩基础稳定性评价方法，在步骤S5中，采用物理模型测试系统进行适用于断层、溶洞、软硬差异三种不良地质条件并存地基的群桩物理模型试验；
[0032]通过物理模型测试系统能够对桥墩群桩基础的变形、沉降、应变和应力进行监测；
[0033]通过物理模型测试系统能够在群桩物理模型试验过程中对桥墩群桩基础
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地基的破裂位置和能量进行监测。
[0034]根据本专利技术提供的一种桥墩群桩基础稳定性评价方法，在步骤S6中，所采用的统计方法包括回归分析、相关分析、聚类分析和因子分析。
[0035]根据本专利技术提供的一种桥墩群桩基础稳定性评价方法，在步骤S3中，开展桩周岩
土基本物理力学试验的具体过程为：
[0036]S301，针对桩周岩土，采用土工试验仪器，开展含水率、密度等基本物理性质测试，获取相关指标；开展室内土固结快剪试验和土固结慢剪试验以获取土的固结不排水条件下和固结排水条件下抗剪强度参数值；采用三轴压缩仪，进行桩周土和岩石的三轴压缩试验，获得桩周土和岩石的抗压强度参数值和变形参数值；采用单轴压缩仪，进行桩周土、岩石的单轴压缩试验，获取桩周土和岩石的单轴抗压强度等基本力学参数。
[0037]S302，针对混凝土，采用压力试验机，进行混凝土抗压强度试验，获取混凝土抗压强度；采用抗折试验机，进行混凝土抗折试验，获得混凝土抗折强度；采用截锥圆模和玻璃板等，开展流动度试验，获得混凝土流动度；采用粘度测试仪，开展粘度指标测试，获得混凝土的粘度；采用密度测试仪，开展密度指标测试，获得混凝土密度；利用酸碱溶液对混凝土试样进行浸泡，开展抗酸碱腐蚀试验，获得混凝土抗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种桥墩群桩基础稳定性评价方法，其特征在于，包括：S1，通过野外勘察查明桥址工程地质条件，其中桥址工程地质条件包括地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、天然建筑材料，以及断层、溶洞、软硬差异三种不良地质条件的空间结构特征和发育规律；S2，确定桥墩群桩基础承受荷载情况，划分主要荷载和次要荷载，并对主要荷载进行确定和处理使其满足试验加载条件；S3，开展桩周岩土基本物理力学试验，揭示地基岩土体物质结构组成和基本力学性质；S4，通过正交试验研究相似材料配比对材料强度和变形模量的力学参数的影响，比选出最优相似材料配比，确定出物理模型试验的相似材料原料组分；S5，开展荷载作用下桥墩群桩基础
‑
地基物理模型试验，获取桥墩群桩基础
‑
地基在多种地质条件和桥墩群桩设置下的群桩响应信息；结合桩基破坏特征，对群桩基础变形过程中的应力分布、裂隙演化及劣化破坏过程进行分析；S6，对物理模型试验获得的群桩响应信息进行分析，提取群桩基础变形、承载力的主要影响因素；采用统计方法建立诱发因素作用下变形、承载力与主要影响因素之间的关系模型，获取各因素互馈规律；S7，基于各因素互馈规律，结合细观结构变化，获取断层、溶洞、软硬差异三种不良地质条件下群桩基础
‑
地基的变形破坏机制，并将变形破坏机制、解析力学、数值模拟、现场监测相结合建立失效判据；S8，对步骤S5获取的群桩响应信息、步骤S6获取的各因素互馈规律、步骤S7获取的变形破坏机制以及步骤S7建立的失效判据进行分析处理，获取稳定性计算参数，根据稳定性计算参数对桥墩群桩基础进行稳定性计算，获得桥墩群桩基础稳定性安全系数，再根据桥墩群桩基础稳定性安全系数对桥墩群桩基础稳定性进行判断。2.根据权利要求1所述的桥墩群桩基础稳定性评价方法，其特征在于，在步骤S3中：针对桩周岩土，开展含水率以及密度的基本物理性质测试，以获取桩周岩土的含水率及密度；开展室内土固结快剪试验和土固结慢剪试验，以获取土的固结不排水条件下和固结排水条件下的抗剪强度参数值；开展桩周土和岩石的三轴压缩试验以及单轴压缩试验，以获取桩周土和岩石的抗压强度参数值和变形参数值。3.根据权利要求2所述的桥墩群桩基础稳定性评价方法，其特征在于，在步骤S3中的桩周岩...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昭璇，黄磊，李云安，李双辉，田舜尧，张欢，张鑫平，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：