本發(fā)明涉及樁基側(cè)摩阻力計(jì)算，具體涉及一種考慮界面形狀的樁基側(cè)摩阻力及發(fā)揮系數(shù)計(jì)算方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、側(cè)摩阻力發(fā)揮系數(shù)是嵌巖樁設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)之一，在進(jìn)行單樁軸向受壓承載力特征值計(jì)算時(shí)，需用側(cè)摩阻力發(fā)揮系數(shù)計(jì)算樁側(cè)承載能力。側(cè)摩阻力與發(fā)揮系數(shù)之間的關(guān)系為：f＝c2frk，其中，c2為側(cè)摩阻力發(fā)揮系數(shù)，f為樁基嵌巖段樁側(cè)摩阻力，即樁-巖界面剪切強(qiáng)度，frk為樁側(cè)巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度，即側(cè)摩阻力發(fā)揮系數(shù)c2為樁-巖界面剪切強(qiáng)度與巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度的比值。樁-巖界面剪切強(qiáng)度可通過直接剪切試驗(yàn)得到。

2、在相關(guān)規(guī)范中側(cè)摩阻力發(fā)揮系數(shù)的取值范圍是0.03～0.05，這是針對(duì)質(zhì)地相對(duì)均勻的陸源巖石的取值方法。而對(duì)于非均質(zhì)類巖層，如礁灰?guī)r，是海洋島礁地質(zhì)的主要組成部分，礁灰?guī)r由于是海底生物膠結(jié)沉積成巖，故巖體內(nèi)部存在不均勻的孔隙，脆性多孔且非均質(zhì)是礁灰?guī)r最典型的特征，也是與陸源巖石最大的區(qū)別之一。非均質(zhì)巖層進(jìn)行樁基鉆孔施工時(shí)，成孔孔壁也是非均勻且不規(guī)則的，導(dǎo)致樁基灌注后，樁基與巖層界面與均質(zhì)的巖層有很大區(qū)別，使得側(cè)摩阻力發(fā)揮系數(shù)的取值也有較大不同，根據(jù)規(guī)范的取值進(jìn)行側(cè)摩阻力的計(jì)算是不準(zhǔn)確的。因此，需要一種方法用于確定非均質(zhì)巖層灌注樁側(cè)摩阻力及發(fā)揮系數(shù)，從而優(yōu)化樁基設(shè)計(jì)方法，增強(qiáng)樁基安全性的同時(shí)節(jié)約成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種考慮界面形狀的樁基側(cè)摩阻力及發(fā)揮系數(shù)計(jì)算方法及裝置，可得到較為精確的側(cè)摩阻力以及側(cè)摩阻力發(fā)揮系數(shù)。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種考慮界面形狀的樁基側(cè)摩阻力計(jì)算方法，包括：

3、獲取鉆孔孔壁的孔形圖并提取孔形圖對(duì)應(yīng)的孔壁曲線；

4、對(duì)孔壁曲線的界面形狀進(jìn)行分類，統(tǒng)計(jì)孔壁曲線中各類界面形狀的長(zhǎng)度占比；

5、進(jìn)行每一類界面形狀對(duì)應(yīng)的剪切試驗(yàn)，獲取每一類界面形狀對(duì)應(yīng)的剪切強(qiáng)度；

6、根據(jù)各類界面形狀的長(zhǎng)度占比以及剪切強(qiáng)度，計(jì)算鉆孔樁的樁基側(cè)摩阻力f。

7、進(jìn)一步地，獲取鉆孔孔壁的孔形圖并提取孔形圖對(duì)應(yīng)的孔壁曲線的方法包括：使用超聲波成孔質(zhì)量檢測(cè)儀，測(cè)得鉆孔孔壁沿x向和y向的孔形圖，其中，x向垂直于y向，x向和y向所在平面垂直于鉆孔的軸向；從每個(gè)孔形圖中提取表征孔壁形態(tài)的兩條孔壁曲線。

8、進(jìn)一步地，界面形狀包括平面光滑、斜面鋸齒、階梯鋸齒、外弧鋸齒、外v鋸齒、內(nèi)弧鋸齒和內(nèi)v鋸齒共七種；

9、對(duì)孔壁曲線按照上述的七種界面形狀進(jìn)行分類，統(tǒng)計(jì)孔壁曲線中各類界面形狀的長(zhǎng)度占比。

10、進(jìn)一步地，對(duì)孔壁曲線按照上述的七種界面形狀進(jìn)行分類的方法包括：

11、將孔壁曲線以b為單位長(zhǎng)度進(jìn)行分段形成多段孔壁分段曲線，將多段孔壁分段曲線輸入預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)模型中，輸出每個(gè)孔壁分段曲線對(duì)應(yīng)的界面形狀。

12、進(jìn)一步地，統(tǒng)計(jì)孔壁曲線中各類界面形狀的長(zhǎng)度占比的方法包括：統(tǒng)計(jì)每條孔壁曲線的每個(gè)界面形狀的長(zhǎng)度占比，將所有孔壁曲線中相同的界面形狀的長(zhǎng)度占比進(jìn)行求和并計(jì)算平均值，該平均值即為該鉆孔對(duì)應(yīng)的各類界面形狀的長(zhǎng)度占比。

13、進(jìn)一步地，剪切試驗(yàn)包括：

14、鉆芯取樣，制作n個(gè)剪切試樣，其中，n為孔壁曲線包含的界面形狀的種類數(shù)量，n≤7，剪切試樣包括上半部分和下半部分，上半部分為非均質(zhì)巖石樣品，下半部分為混凝土樣品，兩者之間界面形狀按照孔壁曲線對(duì)應(yīng)的各類界面形狀進(jìn)行制作；剪切試樣上半部分與下半部分之間的界面填充形式根據(jù)樁基的種類設(shè)置；

15、對(duì)剪切試樣進(jìn)行剪切試驗(yàn)，分別得到各類界面形狀對(duì)應(yīng)的剪切強(qiáng)度f(wàn)1、f2、...、fn。

16、進(jìn)一步地，剪切試樣上半部分與下半部分之間的界面填充形式包括澆筑、后壓漿、無填充和泥面填充。

17、進(jìn)一步地，界面填充形式為澆筑、后壓漿、無填充和泥面填充對(duì)應(yīng)的剪切試樣的制作方法分別為：

18、澆筑：將非均質(zhì)巖石樣品放置于未干的混凝土樣品上，養(yǎng)護(hù)后即得到剪切試樣；

19、后壓漿：將非均質(zhì)巖石樣品與已干混凝土樣品貼合后在兩者縫隙中注入水泥漿，養(yǎng)護(hù)后即得到剪切試樣；

20、無填充：將非均質(zhì)巖石樣品與已干的混凝土樣品直接貼合即可到剪切試樣；

21、泥面填充：將非均質(zhì)巖石樣品表面涂抹水泥漿，與已干的混凝土樣品貼合壓緊，養(yǎng)護(hù)后即得到剪切試樣。

22、進(jìn)一步地，計(jì)算樁基側(cè)摩阻力f＝f1×a1+f2×a2+...+fn×an，其中，an表示第n類界面形狀的長(zhǎng)度占比。

23、第二方面，本發(fā)明提供一種考慮界面形狀的樁基側(cè)摩阻力發(fā)揮系數(shù)計(jì)算方法，包括：

24、進(jìn)行巖石試樣的飽和單軸壓縮試驗(yàn)，得到樁側(cè)巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度f(wàn)rk；

25、計(jì)算側(cè)摩阻力發(fā)揮系數(shù)c2＝f/frk。

26、第三方面，本發(fā)明提供一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的考慮界面形狀的樁基側(cè)摩阻力計(jì)算方法的步驟、以及所述的發(fā)揮系數(shù)計(jì)算方法的步驟。

27、第四方面，本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序/指令，該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的考慮界面形狀的樁基側(cè)摩阻力計(jì)算方法的步驟、以及所述的發(fā)揮系數(shù)計(jì)算方法的步驟。

28、本發(fā)明的有益效果為：

29、1.本發(fā)明通過將界面形狀分為七種，根據(jù)不同的截面形狀設(shè)計(jì)剪切試驗(yàn)，計(jì)算得到了非均質(zhì)巖層樁基側(cè)摩阻力，從而得到較為精確的側(cè)摩阻力發(fā)揮系數(shù)，可解決規(guī)范中側(cè)摩阻力發(fā)揮系數(shù)取值不夠準(zhǔn)確的問題。

30、2.本發(fā)明通過精確計(jì)算側(cè)摩阻力發(fā)揮系數(shù)，能夠指導(dǎo)樁基設(shè)計(jì)優(yōu)化，增強(qiáng)樁基安全性的同時(shí)節(jié)約成本。

技術(shù)特征：

1.一種考慮界面形狀的樁基側(cè)摩阻力計(jì)算方法，其特征在于：包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮界面形狀的樁基側(cè)摩阻力計(jì)算方法，其特征在于：獲取鉆孔孔壁的孔形圖并提取孔形圖對(duì)應(yīng)的孔壁曲線的方法包括：使用超聲波成孔質(zhì)量檢測(cè)儀，測(cè)得鉆孔孔壁沿x向和y向的孔形圖，其中，x向垂直于y向，x向和y向所在平面垂直于鉆孔的軸向；從每個(gè)孔形圖中提取表征孔壁形態(tài)的兩條孔壁曲線。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮界面形狀的樁基側(cè)摩阻力計(jì)算方法，其特征在于：界面形狀包括平面光滑、斜面鋸齒、階梯鋸齒、外弧鋸齒、外v鋸齒、內(nèi)弧鋸齒和內(nèi)v鋸齒共七種；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的考慮界面形狀的樁基側(cè)摩阻力計(jì)算方法，其特征在于：對(duì)孔壁曲線按照上述的七種界面形狀進(jìn)行分類的方法包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的考慮界面形狀的樁基側(cè)摩阻力計(jì)算方法，其特征在于：統(tǒng)計(jì)孔壁曲線中各類界面形狀的長(zhǎng)度占比的方法包括：統(tǒng)計(jì)每條孔壁曲線的每個(gè)界面形狀的長(zhǎng)度占比，將所有孔壁曲線中相同的界面形狀的長(zhǎng)度占比進(jìn)行求和并計(jì)算平均值，該平均值即為該鉆孔對(duì)應(yīng)的各類界面形狀的長(zhǎng)度占比。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮界面形狀的樁基側(cè)摩阻力計(jì)算方法，其特征在于：剪切試驗(yàn)包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的考慮界面形狀的樁基側(cè)摩阻力計(jì)算方法，其特征在于：剪切試樣上半部分與下半部分之間的界面填充形式包括澆筑、后壓漿、無填充和泥面填充。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的考慮界面形狀的樁基側(cè)摩阻力計(jì)算方法，其特征在于：界面填充形式為澆筑、后壓漿、無填充和泥面填充對(duì)應(yīng)的剪切試樣的制作方法分別為：

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的考慮界面形狀的樁基側(cè)摩阻力計(jì)算方法，其特征在于：計(jì)算樁基側(cè)摩阻力f＝f1×a1+f2×a2+...+fn×an，其中，an表示第n類界面形狀的長(zhǎng)度占比。

10.一種根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的考慮界面形狀的樁基側(cè)摩阻力計(jì)算方法的發(fā)揮系數(shù)計(jì)算方法，其特征在于：包括：

11.一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于：所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的考慮界面形狀的樁基側(cè)摩阻力計(jì)算方法的步驟、以及權(quán)利要求10所述的發(fā)揮系數(shù)計(jì)算方法的步驟。

12.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序/指令，其特征在于：該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的考慮界面形狀的樁基側(cè)摩阻力計(jì)算方法的步驟、以及權(quán)利要求10所述的發(fā)揮系數(shù)計(jì)算方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及樁基側(cè)摩阻力計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及考慮界面形狀的樁基側(cè)摩阻力及發(fā)揮系數(shù)計(jì)算方法及裝置，考慮界面形狀的樁基側(cè)摩阻力計(jì)算方法包括：獲取鉆孔孔壁的孔形圖并提取孔形圖對(duì)應(yīng)的孔壁曲線；對(duì)孔壁曲線的界面形狀進(jìn)行分類，統(tǒng)計(jì)孔壁曲線中各類界面形狀的長(zhǎng)度占比；進(jìn)行每一類界面形狀對(duì)應(yīng)的剪切試驗(yàn)，獲取每一類界面形狀對(duì)應(yīng)的剪切強(qiáng)度；根據(jù)各類界面形狀的長(zhǎng)度占比以及剪切強(qiáng)度，計(jì)算鉆孔樁的樁基側(cè)摩阻力f。本發(fā)明可得到較為精確的側(cè)摩阻力以及側(cè)摩阻力發(fā)揮系數(shù)。

技術(shù)研發(fā)人員：喻成成,陳培帥,楊釗,姬付全,劉恩龍,鐘毓,高冉,任夢(mèng),朱濤,張瑞元
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中交第二航務(wù)工程局有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6