软质岩石地基承载力评价理论与方法研究

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软质岩石在地球表面分布非常广泛,如何合理确定软质岩石地基承载力,对于充分发挥软岩承载能力和节约造价有着重要意义。本文以岳阳城区的中风化板岩为主要研究对象,采用试验研究、理论分析和数值计算相结合的方法对岳阳城区软质岩石地基承载力进行了较为系统的研究。本文统计了几百组该地区岩石单轴抗压强度试验数据,并对影响岩石强度的因素进行了分析,得出了岩石的含水率、天然密度与岩石的单轴抗压强度的关系,并通过与深层平板载荷试验结果进行比较,反算出根据岩石单轴抗压强度确定地基承载力的合理的折减系数。文中介绍了一种适合软质岩石地区的简易的深层平板载荷试验装置,并对试验数据处理进行了详细论述,对于未加载至破坏的P-S曲线,采用抛物线拟合法,获得了软质岩石地基极限承载力的外推值;对于第一拐点并不明显的P-S曲线,采用S-logP辅助曲线法,获得了比例界限荷载值。由于Mohr-Coulomb强度准则等普遍运用于岩土工程的相关强度理论均无法描述中间主应力对岩土力学性态的影响,采用双剪强度理论,推导出了适合软质岩石地基的考虑中间主应力影响的岩石地基极限承载力的公式。运用Hoek和Brown教授提出的经验判断方法,反算岩体的Mohr-Coulomb抗剪强度指标,为理论分析和数值计算岳阳城区软岩承载力提供了合理参数。通过采用该方法确定计算参数后,用ANSYS软件对软质岩石地基的极限承载力进行数值模拟分析,将其结果与载荷板试验比较,获得了较为满意的结果。本文所提出的确定软质岩石的地基承载力的研究方法和结论,对于制定相关的软岩地区的工程建设地方标准具有重要的参考价值。
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