工民建工程施工论文提纲

论文题目：岩溶顶板与桩基作用机理分析与模拟试验研究

摘要：我国岩溶发育地区分布很广，并且近一些年来国家正在加大基础设施的建设，在工民建、修路、建桥等工程建设之中，经常会遇到复杂岩溶地层，这就给工程施工带来一系列的问题。在岩溶发育地区，灌注桩基的应用越来越广泛，如何选择合适的桩型、桩端持力层以及如何确定嵌岩桩的最佳嵌岩深度与岩溶顶板安全厚度，在工程实践中具有重要的理论意义和现实意义。 本文在参考大量的国内外文献资料的基础上，对岩溶地区嵌岩桩的研究现状进行归纳和总结。在岩溶发育地区，岩溶顶板的安全厚度以及嵌岩深度的取值，决定着岩溶地区嵌岩桩的设计、施工方法以及工程造价。因此，进行岩溶地区桩基与岩溶顶板作用机理分析和模拟试验研究是当务之急。本文在此方面取得了一定的成果。 首先对岩溶地区的狄岩岩性特征进行了综合分析，并对溶洞洞跨与空间几何形态分布规律进行统计，得出了溶洞洞跨与个数分布直方图。并讨论了多个工程实例中，岩溶顶板安全厚度和嵌岩深度的取值。 针对所研究的岩溶顶板与桩基作用系统，对岩溶顶板进行了合理的简化，并提出相应的假设，再根据溶洞顶板的状态以及边界条件，将桩基与溶洞顶板作用系统简化为边界条件和受力状况不同的十个力学模型。应用弹性力学和材料力学的理论，对简化后的桩基与溶洞顶板作用系统的十个力学模型进行了逐一的分析和讨论，并得出了相应的应力及应变表达式。同时讨论了泊松比对计算结果的影响。 综合讨论了嵌岩桩在竖向荷载作用下的承载力标准值的计算公式，并对岩溶发育地区的嵌岩桩竖向承载力特性进行分析和简化，将岩溶地区的嵌岩桩模型简化设计为短桩形式的端承桩。在假定溶洞顶板为一完整的平板状的岩体情况下，分别对基桩的抗冲切、抗剪及抗弯情况作出稳定性分析，认为岩体的抗弯强度是决定岩溶地区桩基稳定性的主要因素。 结合岩溶地区桩基与岩溶顶板的作用机理分析，运用相似理论，提出了建立室内桩基物理模型的试验方案，自主设计并研制了岩溶顶板与桩基模拟试验物理模型，同时结合模型编制了相应的自动测试系统软件。通过试验证明，该物理模型能满足试验要求，自动测试系统能正常地运行，所测参数的精度跟理论计算值吻合良好，证明自动测试系统的可靠性。 在岩性模拟试验阶段，根据现场灰岩的岩体特性以及相应的强度指标，结合相似理论，利用有约束的均匀设计法，选用细砂作为骨料和以水泥、石膏为胶结材料进行灰岩岩性的模拟试验，试验结果证明能基本满足相似条件，可用于制作岩溶顶板模拟试件。 采用不同的试验方案，通过对大量破坏性模拟试验结果的综合分析，提出了岩溶顶板安全厚度验算方法，得出岩溶项板和桩基竖向极限荷载的半经验半理论公式如下：其中修正系数ξ取0.8～1.3。 通过嵌岩桩模拟嵌岩深度的试验，给出了岩溶地区嵌岩灌注桩嵌岩深度 建议值。在岩溶发育地区，嵌岩深度的选取应综合考虑侧摩阻力和顶板结构 内力，一般岩溶地区，当岩面较为平整且上覆土层较厚时，嵌岩深度宜采用 o.Zd或不小于0.2m。

关键词：岩溶;嵌岩桩;桩基;岩溶顶板;安全厚度;嵌岩深度;竖向荷载;相似理论;模拟试验;模拟材料;均匀设计法

学科专业：地质工程

1 绪论

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外岩溶地区桩基研究现状

1.2.1 嵌岩灌注桩的概念

1.2.2 嵌岩深度与岩溶顶板安全厚度的研究

1.2.3 嵌岩桩桩基试验研究方法

1.2.4 岩溶地区其他类型桩基研究情况

1.3 本文的主要研究内容

2 岩溶顶板与桩基作用机理研究

2.1 岩溶地区顶板岩体特征的描述

2.1.1 岩溶地区岩体特征描述

2.1.2 溶洞分布规律与统计情况分析

2.1.3 岩溶地区桩基工程实例分析

2.2 岩溶顶板与桩基作用系统简化模型

2.2.1 强度理论

2.2.2 岩溶顶板与桩基作用系统简化模型

2.3 岩溶顶板力学模型的受力分析

2.3.1 弹性力学中的基本假定

2.3.2 弹性力学中的相关计算公式

2.3.3 椭圆板的力学模型分析

2.3.4 固支圆板的力学模型分析

2.3.5 悬臂梁板的力学模型分析

2.3.6 简支梁板的力学模型分析

2.3.7 固定梁板的力学模型分析

2.3.8 对边简支对边固定薄板的力学模型分析

2.3.9 四边固定板的力学模型分析

2.4 泊松比对计算结果的影响

2.5 本章小结

3 岩溶地区桩基特性研究与稳定性分析

3.1 岩溶地区嵌岩桩桩基竖向承载特性研究

3.1.1 嵌岩桩竖向承载力的确定

3.1.2 岩溶发育地区嵌岩桩竖向承载力特性

3.2 岩溶地区桩基稳定性算例分析

3.2.1 抗冲切验算

3.2.2 抗剪验算

3.2.3 抗弯验算(不考虑岩体的自重影响)

3.2.4 抗弯验算(考虑岩体的自重影响)

3.3 本章小结

4 物理模型与自动测试系统研究

4.1 物理模型设计与制造

4.1.1 相似理论基础

4.1.2 物理模型设计尺寸的确定

4.1.3 物理模型结构设计与制造

4.2 物理模型运行状态

4.3 自动测试系统

4.3.1 自动测试系统工作模式

4.3.2 试验方案设计

4.3.3 试验数据成果处理系统

4.3.4 自动测试系统的应用示例

4.4 本章小结

5 物理模型试验研究

5.1 模拟材料的选择

5.1.1 岩性模拟材料的选取原则

5.1.2 模拟材料的选取

5.1.3 模拟材料的强度范围的确定

5.2 岩溶顶板安全厚度的确定试验

5.2.1 岩溶顶板模拟试验基本数据

5.2.2 岩溶顶板模拟试件的受力分析

5.2.3 溶洞顶板模拟试件的变形分析

5.3 岩溶发育地区最佳嵌岩深度的确定试验

5.3.1 嵌岩深度试验基本数据

5.3.2 岩溶顶板嵌岩深度分析

5.4 本章小结

6 结论

参考文献

附图