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      如何通過巖石的承載力判斷其抗壓強度

      瀏覽:     發表時間:2017-06-02 02:12:55

      隨著我國西部大開發的進程,我省高速公路也在日新月異的發展中,在我省高山丘嶺的特殊環境下,橋梁工程在高速公路中也占據主要的領域。
      在橋梁工程的建設施工中,橋梁基礎是十分關鍵的部位,在設計和施工中都有相應的嚴格要求,在設計圖紙中對地基承載力也有嚴格的控制,但有時施工中的特殊因數(比如:樁基孔深、涌水量大,試驗人員無法到達孔底檢測,試驗儀器在孔底無法操作等),就對孔底的地基承載力無法進行相應的試驗檢測。
      此時,就可以從開挖到設計嵌巖深度時開挖出來的巖石作單軸極限抗壓強度試驗,以換算地基承載力,從而得到相應的檢測數據。
      在作單軸極限抗壓強度試驗之前,必須把開挖出來的巖石切割成直徑為7~10cm,高度與直徑相同的立方體試件,再進行抗壓強度試驗,取其一組六個試件的平均值為該巖石單軸極限抗壓強度的代表值(Ra)。
      在已知巖石的單軸極限抗壓強度后,還必須了解施工中的幾個重要參數和設計圖紙中的幾個指標,然后進行換算:
                   
       [P]=(C1A+C2Uh)Ra
               式中:
                    [P]— 單樁軸向受壓容許承載力(KPa)
                     Ra— 天然濕度的巖石抗壓強度值(KPa)
                     h— 為樁嵌巖深度(m),不包括風化層
                     U— 樁嵌入基巖部分橫截面周長(m)
                          對于鉆孔樁和管柱按設計直徑采用                                          
      A—樁底橫截面面積(m2),
          對于鉆孔樁和管柱按設計直徑采用
                C1,C2根據清孔情況,巖石的破碎程度等因素而定的系數

      條件C1 C2
      良好的0.6 0.05
      一般的0.5 0.04
      較差的0.4 0.03

                       
      在貴州省崇溪河至遵義的高速公路上K70+310段,是一座3×20米裝配式預應力砼空心板橋,下部構造采用雙墩柱,基礎為直徑1.2米樁基,樁基設計要求嵌巖深度不低于3米,地基承載力要求≥3.5MPa,在開挖終孔時嵌巖深度實測值為3.3米,巖石破碎程度一般,取其終孔時開挖出的巖石,切割成7×7×7(cm)試件6個,經過試驗測得天然濕度下的抗壓強度平均值為36.6MPa,對該樁基地基承載力換算為:
                   [P]=(C1A+C2Uh)Ra
                      =((0.5×1.13)+(0.04×3.77×3.3)) ×36600
                      =38911(KPa)
                      =38.9(MPa)
      經換算該孔樁樁基地基承載力為38.9MPa,大于設計值。
      橋臺設計為重力式U型橋臺,基礎為擴大基礎,地基承載力要求≥2.5MPa,對于擴大基礎地基承載力的換算,也要開挖至設計標高取其具代表性巖石做抗壓強度試驗,并且還要計算出相關的參數:
                      ?a=ψr. ?rk 
      式中:
      ?a—巖石地基承載力特征值(KPa)
      ?rk—巖石飽和單軸抗壓強度標準值(KPa)
      ψr—拆減系數根據巖體完整程度以及結構面的間距、寬度、產狀和組合,由地區經驗確定。無經驗時,完整巖體取0.5,對較完整巖體可取0.2~0.5,破碎巖體可取0.1~0.2;
       
      ?rk=ψ.μ
      式中:
      ?rk—巖石飽和時抗壓強度平均值
       
      ψ—統計修正系數
       
      ψ=1-(
      ).δ
      式中:
      ψ—為修正系數
       
      n—試樣個數
       
      δ—變異系數
       
      δ=s/μ
      式中:
      s—標準差
       
      μ—試驗平均值
       
      μ=

       
      s=

       
      在基礎開挖到設計標高時,取基底具代表性巖樣,巖樣試驗中,試件尺寸為φ50mm×100mm,經過抗壓強度試驗并得其結果分別為46.2MPa、43.8MPa 44.8MPa、 45.6MPa、 44.6MPa
      計算:
      μ=
      =44.75
       
      s=
      =1.031
       
      δ=s/μ=0.023
       
      ψ=1-(
      ).δ=0.981
       
      ?rk=ψ.μ=43.9
       
      ?amax=43.9×0.5=22.0
       
      ?amix=43.9×0.2=8.80
       
      ?a=(22.0+8.80)/2=15.4
       
      根據換算求出擴大基礎地基承載力15.4MPa大于設計值,由此可以得出該橋的樁基礎和橋臺擴大基礎均能滿足設計要求。此時對基底持力層進行釬探檢測,檢測基底下4m深度范圍內均無空洞、破碎帶、軟弱夾層等不良地質情況,則證明該橋地基承載力滿足設計要求。


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