桩基础与红层泥岩接触面剪切特性试验研究
Experimental Study on Shear Characteristics of Contact Surface between Pile Foundation and Red Mudstone
DOI: 10.12677/hjce.2024.137130, PDF,    科研立项经费支持
作者: 韩依婷*:兰州交通大学土木工程学院,甘肃 兰州;肖 锐:甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司,甘肃 兰州;胡俊卿:甘肃建投建设有限公司,甘肃 兰州
关键词: 桩基础红层泥岩接触面抗剪强度粗糙度法向应力Pile Foundation Red Mudstone Shear Strength of Contact Surface Roughness Normal Stress
摘要: 桩基础与红层泥岩接触面剪切特性研究是桩基承载机理研究的基础。本文以实际工程为例,通过桩基础与红层泥岩接触面剪切试验,研究不同粗糙度及不同法向应力作用下桩基础与红层泥岩接触面的剪切力学特性,试验结果表明:不同法向应力下接触面的剪切力随剪切位移的增大而增大,达到峰值剪应力后逐渐减小并趋于稳定,符合典型的剪切位移软化规律;接触面的抗剪强度随粗糙度的增加而增大,抗剪强度的均值差与粗糙度增值成正线性相关;可根据不同法向应力与粗糙度来确定实际桩基础与红层泥岩接触面抗剪强度。
Abstract: The shear characteristics of the contact surface between pile foundation and red mudstone is the basis of the research on the bearing mechanism of pile foundation. Taking practical projects as an example, this paper studies the shear mechanical properties of the contact surface between pile foundation and red mudstone under different roughness and different normal stresses through shear tests on the contact surface between pile foundation and red mudstone. The test results show that: under different normal stresses, the shear force of the contact surface increases with the increase of shear displacement, and gradually decreases and tends to be stable after reaching the peak shear stress, which accords with the typical softening law of shear displacement. The shear strength of contact surface increases with the increase of roughness, and the mean difference of shear strength has a positive linear correlation with the increase of roughness. The actual shear strength of the contact surface between pile foundation and red mudstone can be determined according to different normal stress and roughness.
文章引用:韩依婷, 肖锐, 胡俊卿. 桩基础与红层泥岩接触面剪切特性试验研究[J]. 土木工程, 2024, 13(7): 1204-1216. https://doi.org/10.12677/hjce.2024.137130

参考文献

[1] 郭永春, 谢强, 文江泉. 我国红层分布特征及主要工程地质问题[J]. 水文地质工程地质, 2007, 34(6): 67-71.
[2] 余云燕, 罗崇亮, 包得祥, 等. 兰州地区红层泥岩物理力学特性试验[J]. 兰州交通大学学报, 2019, 38(5): 1-6.
[3] 沈照理, 王焰新. 水-岩相互作用研究的回顾与展望[J]. 地球科学-中国地质大学学报, ,2002, 27(2): 127-133.
[4] 张志敏, 高文华, 张宗堂. 荷载-水化耦合下红层泥岩的变形特性[J]. 长江科学院院报, 2019, 36(6): 68-72.
[5] 李安润, 邓辉, 王小雪, 等. 饱水-失水循环条件下红层泥岩蠕变特性及本构模型研究[J]. 工程地质学报, 2021, 29(3): 843-850.
[6] 赖远超, 李朋伟, 邓辉. 饱水-失水循环下泥岩的剪切蠕变特性研究[J]. 水利水电技术, 2018, 50(7): 195-201.
[7] 曹雪山, 额力素, 赖喜阳, 等. 崩解泥化过程中泥岩强度衰减因素研究[J]. 岩土工程学报, 2019, 41(10): 1936-1942.
[8] Kholghifard, M., Ahmad, K., Ali, N., Kassim, A. and Kalatehjari, R. (2014) Collapse/Swell Potential of Residual Laterite Soil Due to Wetting and Drying-Wetting Cycles. National Academy Science Letters, 37, 147-153. [Google Scholar] [CrossRef
[9] 陈纪昌. 干湿循环及地震耦合作用下的库区红层泥岩边坡稳定性分析[J]. 水电能源科学, 2021, 39(4): 133-136, 203.
[10] 陈纪昌. 库区红层泥岩水化特性及干湿循环作用下的渐进损伤研究[J]. 中国农村水利水电, 2021(3): 143-147, 152.
[11] 吴道详, 刘宏杰, 王国强. 红层软岩崩解性室内实验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2010, 29(S2): 4173-4179.
[12] 谭新, 蒲瑜, 彭伟. 红层泥岩力学参数与声速相关性试验研究[J]. 长江科学院院报, 2014, 31(11): 51-55.
[13] 孙意. 成贵铁路宜兴段红层泥岩强度试验统计分析[J]. 路基工程, 2012(1): 82-84.
[14] 刘清扬, 李林, 马显春. 四川盆地红层路堑岩质边坡天然单轴抗压强度和软化性的对比分析[J]. 公路交通科技: 应用技术版, 2015, 11(3): 62-67.
[15] 周应华, 周德培, 封志军. 三种红层岩石常规三轴压缩下的强度与变形特性研究[J]. 工程地质学报, 2005, 13(4): 477-480.
[16] 张家铭, 刘宇航, 罗昌宏, 等. 巴东组紫红色泥岩三轴压缩试验及本构模型研究[J]. 工程地质学报, 2013, 21(1): 138-142.
[17] 刘颖, 赵天宇, 王发旺, 等. 新近系红层岩体力学参数与隧道围岩分级探讨[J]. 工程勘察, 2016, 44(8): 11-18.
[18] 刘源, 张可能, 刘创, 等. 微型CFG桩侧阻力提高系数试验研究[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2017, 48(1): 184-190.
[19] 刘念武, 龚晓南, 俞峰, 等. 大直径扩底嵌岩桩竖向承载性能[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2016, 47(2): 541-547.
[20] 陈琛, 冷伍明, 杨奇, 金子豪, 聂如松, 邱鋆. 混凝土桩-泥皮-砂土接触面力学特性试验研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(7): 2461-2472.
[21] Abu-Farsakh, M., Coronel, J. and Tao, M. (2007) Effect of Soil Moisture Content and Dry Density on Cohesive Soil-Geosynthetic Interactions Using Large Direct Shear Tests. Journal of Materials in Civil Engineering, 19, 540-549. [Google Scholar] [CrossRef
[22] DeJong, J.T. and Westgate, Z.J. (2009) Role of Initial State, Material Properties, and Confinement Condition on Local and Global Soil-Structure Interface Behavior. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 135, 1646-1660. [Google Scholar] [CrossRef
[23] Martinez, A. and Frost, J.D. (2017) The Influence of Surface Roughness Form on the Strength of Sand-Structure Interfaces. Géotechnique Letters, 7, 104-111. [Google Scholar] [CrossRef
[24] Jing, X., Zhou, W., Zhu, H., Yin, Z. and Li, Y. (2017) Analysis of Soil‐Structural Interface Behavior Using Three‐Dimensional DEM Simulations. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 42, 339-357. [Google Scholar] [CrossRef
[25] Kou, H.L., Diao, W.Z., Zhang, W.C., et al. (2021) Experimental Study of Interface Shearing between Calcareous Sand and Steel Plate Considering Surface Roughness and Particle Size. Applied Ocean Research, 107, Article 102490. [Google Scholar] [CrossRef
[26] Kishida, H. and Uesugi, M. (1987) Tests of the Interface between Sand and Steel in the Simple Shear Apparatus. otechnique, 37, 45-52. [Google Scholar] [CrossRef
[27] 张嘎, 张建民. 土与土工织物接触面力学特性的试验研究[J]. 岩土力学, 2006, 27(1): 51-55.
[28] 张嘎, 张建民. 粗粒土与结构接触面三维本构关系及数值模型[J]. 岩土力学, 2007, 28(2): 288-292.
[29] 赵联桢, 杨平, 王海波. 大型多功能冻土-结构接触面循环直剪系统研制及应用[J]. 岩土工程学报, 2013, 35(4): 707-713.
[30] Chen, X., Zhang, J., Xiao, Y. and Li, J. (2015) Effect of Roughness on Shear Behavior of Red Clay—Concrete Interface in Large-Scale Direct Shear Tests. Canadian Geotechnical Journal, 52, 1122-1135. [Google Scholar] [CrossRef
[31] 路伟亚, 王吉良, 李祥飞. 粉质黏土-混凝土界面剪切特性研究[J]. 低温建筑技术, 2023, 45(5): 17-20, 25.
[32] 路伟亚, 刘松涛, 王阳, 等. 砂土-混凝土界面剪切特性实验研究[J]. 广东建材, 2023, 39(3): 74-76, 32.
[33] 陈琛, 冷伍明, 杨奇, 等. 考虑粗糙度和相对密实度下砂土-混凝土桩接触面力学特性试验研究[J]. 湖南大学学报(自然科学版), 2022, 49(11): 225-236.
[34] 陈航杰, 何菲, 王旭, 等. 粗糙度对冻土-结构接触面剪切特性的影响研究[J]. 工业建筑, 2022, 52(9): 186-192, 213.
[35] 中国水电顾问集团成都勘测设计研究院, 水电水利规划设计总院, 中国电力企业联合会. GB/T 50266-2013工程岩体试验方法标准[S]. 北京: 中华人民共和国住房和城乡建设部, 2013.
[36] 中国建筑科学研究院, 北京建工集团有限责任公司, 中国建筑材料科学研究总院, 重庆市筑科学研究院, 辽宁省筑科学研究院. JGJ 55-2011普通混凝土配合比设计规程[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2011.
https://www.soujianzhu.cn/NormAndRules/NormContent.aspx?id=1498