成果名称：岩溶地区大桥桩基稳定性研究及应用
申请单位：北京科技大学
成果编号：鉴字[教sw2007]第 009号
鉴定日期：2007年3月
学 科：土建水
成果简介（1000字以内，可公开部分）
郑州西南绕城高速公路在建设过程中发现在郑密路互通式立交桥桥基的中下部存在不同规模严重发育的溶洞和岩溶裂隙。在岩溶发育地区建设重要的工程，由于对上部建筑物(构筑物)或桥梁的承载力要求较高，采用一般的填堵或强夯等简单的方法往往只能消除浅部的土洞，对承载力的提高幅度不大。因此，常采用灌注桩基础，即将桩基置于较稳定的基岩上，并嵌入一定的深度，以满足承载力的要求。
由于郑州西南绕城高速公路郑密路互通式立交桥地区溶洞密集，且大小不一，溶洞和岩溶裂隙十分发育，因此，在尽量减少投资的情况下，保证在上部附加动静荷载作用下桩基沉降满足高速公路沉降要求以及溶洞长期顶板稳定成为该路段桥基设计的关键。本项目在对岩溶地区溶洞和裂隙顶板上部岩土体承载特性研究的基础上，对桥基进行重新设计，将大桥的所有荷载全部通过摩擦桩作用于溶洞和裂隙的顶板之上。主要内容包括：
(1)溶洞顶板与桩基相互作用机理研究
研究岩溶发育地区桩基与岩溶顶板作用机理，将桩基与岩溶顶板作为一个力学系统考虑，并简化为相应的力学模型，运用相关材料力学、弹性力学方面的理论进行分析和讨论，得出了对应的计算模式。
(2)结合岩溶发育地区桩基与岩溶顶板的作用机理，提出了桩基稳定性分析方法，为岩溶顶板稳定性分析以及大桥桩基设计提供了理论基础。
(3)溶洞失稳机理分析
溶洞最主要的失稳机理是力学机理，即荷载作用造成岩体强度破坏引起失稳。因此课题在力学理论基础上，利用溶洞顶板与桩基相互作用概化模型，对不同桩径下的溶洞顶板分别进行了抗冲切、抗弯、抗剪切验算。通过验算从不同角度分析桩基和溶洞这一系统的稳定性。
(4)静载荷作用下大桥桥墩稳定性数值模拟
应用三维数值模拟分析软件FLAC3D，对大桥的1#墩和2#墩静态荷载下位移、应力状态以及长期稳定性进行数值模拟分析。
(5)动载荷作用下大桥桥墩稳定性数值模拟
考虑到大桥上部车辆荷载所产生的振动效应，在静态数值模拟的基础上对动态加载条件下的大桥桩基稳定性进行了数值模拟。
(6)溶洞稳定性影响因素研究
采用理论计算和数值模拟相结合的方法对影响溶洞稳定性的因素—溶洞几何形状与尺寸、桩径大小、荷载大小、荷载作用形式等进行了系统分析。
