【正文】 加或累減使之呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，再用特定的函數(shù)去逼近 擬合建立灰色微分模型和響應(yīng)函數(shù)，跟蹤樁頂沉降隨荷載增加的發(fā)展趨勢，就 可以推測預(yù)定沉降對應(yīng)的荷載值或預(yù)定荷載的沉降值。 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (ANN)是由大量而簡單的處理單元以某種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)廣泛 的互 相連接而形成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在樁基工程中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法更多 的被用于預(yù)測單樁的承載力、沉降和分析單樁的承載性能等方面。對樁基進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，在保證安全的前提下，減小樁數(shù)或減小樁徑，最 大限度的發(fā)揮地基土和樁的承載潛力，降低樁基造價，以達(dá)到技術(shù)效益和經(jīng)濟(jì) 效益的高度統(tǒng)一應(yīng)該是樁基礎(chǔ)發(fā)展的方向。 1． 3． 6 試驗方法 目前研究樁基承載性狀主要是指通過現(xiàn)場試驗或模型試驗，建立土的物理 力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)與樁基承載性狀的關(guān)系。 用室內(nèi)試驗進(jìn)行單樁荷載傳遞研究，集中在采用直剪儀或三軸剪力儀測定 不同土類、不同壓力下土的荷載傳遞函數(shù)。 目前絕大多數(shù)研究人員采用的是現(xiàn)場試驗。運用靜力載荷法測試單樁豎向承載力，盡管設(shè)備笨重、造價高、 時間長，但迄今為止還是其它任何動力檢驗法無法替代的基樁檢測方法，其試 驗結(jié)果的可靠性也是毋庸置疑的。該方法允許 測量最大承載力可達(dá) 7000噸，而且不受樁型、樁斜和樁周環(huán)境的限制，特別適 用于測量斜樁、群樁和水上作業(yè)的各種樁型，簡便易行，相對成本比靜載低， 使試驗結(jié)果更接近于靜載，因此被稱為靜動法。 20世紀(jì) 80年代中期，在美國提出了一種樁承載力自平衡試驗法 (也稱 Osterberg試樁法 )，國內(nèi)清華大學(xué)、東南大學(xué)等已開始對其進(jìn)行研究，該 法是省去試驗的外加反力系統(tǒng)，通過在樁體內(nèi)植入扁式千斤頂進(jìn)行試驗，裝備 簡單，無需構(gòu)筑笨重的反力設(shè)施，而且可以清楚地分出側(cè)摩阻力與端摩阻力分 布和各自的荷載～位移曲線，試驗成本也大大降低，近幾年來該方法在我國公 路和鐵路上得到推廣應(yīng)用。影響大直徑灌注樁豎向承載力的主要因素有 :樁側(cè)、樁端土層性質(zhì)，直接關(guān)系到樁側(cè)摩阻和樁端阻力大小，該因素可在工程勘察時基本查明 。另外對樁豎向承載力影響較大、也不容易檢測或定量考慮的是 :樁底沉渣厚度、樁側(cè)泥皮厚度、孔壁形狀、成樁時間長短及施工工藝、技術(shù)水平，樁身混凝土剛度等。實驗證明，沉渣厚度大小往往決定樁的破壞方式，使樁沉降量比正常樁大，樁端土的承載力在允 許的樁頂沉降下難以發(fā)揮。泥皮厚度過厚也會導(dǎo)致樁側(cè)土層側(cè)阻不能正常發(fā)揮?？妆谛螤?、成樁工藝和技術(shù)等對樁的豎向承載力都會造成一定影響，從而使樁豎向承載力有很大的離散性和隨機(jī)性。為了提高樁豎向承載力， 針對以上原因，除了嚴(yán)格施工程序和改進(jìn)施工工藝以外，近年來國內(nèi)出現(xiàn)了樁底、樁側(cè)后注漿的工藝技術(shù)。 1． 5 問題的提出及研究意義 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 12 在鉆孔灌注樁工程中，承載力的要求始終是比較關(guān)注的核心問題，貫穿勘 查、設(shè)計、施工等全部過程。關(guān)于影響大直徑深長鉆孔灌注樁承載力因素的研究，不少學(xué)者從施工質(zhì) 量、承載力的確定方法、計算模型、巖土層條件等不同的角度作出不少的探索 和研究，但是由于影響其承載力因素繁多復(fù)雜，目前系統(tǒng)的研究還不夠，很多 的研究沒有普遍性，大大的影響其理論及工程實踐的發(fā)展，隨著越來越多的大 直徑深長鉆孔灌注樁的使用，對于其承載力理論的進(jìn)一步研究是非常有必要的， 以便設(shè)計人員更好的根據(jù)不同的地區(qū)進(jìn)行較為合理的設(shè)計，同時也可降低成本 和造價。現(xiàn)行規(guī)范關(guān)于大直徑深長鉆孔灌注 樁設(shè)計理論并非建立在其承載變形機(jī)理探討的基礎(chǔ)上，存在理論與實際之間的 矛盾。 本文的研究思路和所做工作 不管是經(jīng)驗方法還是理論方法，都必須建立在試驗的基礎(chǔ)之上，并通過試 驗來驗證其方法的準(zhǔn)確性。 本文以江陰長江大橋北塔橋墩灌注樁工程為背景，基于大量的實測數(shù)據(jù)，分析該地區(qū)大直徑深長鉆孔灌注樁的荷載傳遞性能，對單樁進(jìn)行分析，并與實測對比。 本文的開展路線如下： (1)從試驗 準(zhǔn)備、現(xiàn)場測試以及數(shù)據(jù)的處理，詳細(xì)介紹大直徑鉆孔灌注樁 單樁豎向抗壓靜載荷試驗過程，并對試驗結(jié)果做詳細(xì)的分析，得到該地區(qū)大直 徑深長鉆孔灌注樁在豎向載荷作用下的樁側(cè)和樁端的荷載傳遞特性，以及各土 層在各級荷載下樁側(cè)土阻力的發(fā)揮特性。 (3)通過對現(xiàn)場的 2根大直徑深長鉆孔灌注樁的靜載荷試驗分析，得出該地區(qū)加載過程中 QS曲線特點，并 提出按一定樁頂沉降量預(yù)測未加載至破壞試樁的極限承載力的方法，對嵌巖樁和非嵌巖樁分別得出了工作荷載下單樁沉降的估算公式。樁基礎(chǔ)按其功能不同，可分為承受豎向壓力的樁、承 受軸向拔力的樁及承受橫向荷載的樁，其中以承受豎向壓力的樁居多。 根據(jù)破壞機(jī)理的不同 ，單樁承載力的分析確定原則可分為三類，即：樁的內(nèi) 部強(qiáng)度穩(wěn)定準(zhǔn)則；樁的外部強(qiáng)度穩(wěn)定準(zhǔn)則；樁的功能性穩(wěn)定準(zhǔn)則。由樁的外部強(qiáng)度穩(wěn)定準(zhǔn)則確定樁的承載力，是指由樁的周圍介質(zhì)與樁接觸面的剪切強(qiáng)度決定樁的承載力；由樁的功能性穩(wěn)定準(zhǔn)則分析計算樁的承載力，一般是指由樁基的沉降來決定樁承載力的方法。由外部強(qiáng)度準(zhǔn)則確定樁基的承載力和單樁的沉降計算一直是樁基理論的 重點和難點。以下將首先回顧一下單樁承載力的計算方法。單樁的極限承載力一般是由單 樁外部強(qiáng)度穩(wěn)定準(zhǔn)則所確定。 近似理論法 單樁的極限承載力 uQ 由極限側(cè)阻力 suQ 和極限端阻力 puQ 組成，一般可忽略 二者之間的相互影響，因而 , uQ 可表示為二者之和： u su puQ Q Q?? () 因此，只要分別計算樁的極限側(cè)阻力和極限端阻力，再將二者相加就可以得出樁 的承載力。 樁端阻力的計算 以剛塑體理論為基礎(chǔ)，假定不同的破壞滑動面形態(tài)，便可導(dǎo)得不同的極限樁 端阻力理論表達(dá)式。各家理論的樁底地基極限承載力公式可歸納為式（ ）所示的形式，只是有關(guān)系數(shù)有所不同。 對于排水條件較好的砂性土，可認(rèn)為持力層的有效粘聚力 c? =0，且 (1/2)γB rN 一項可以忽略，其表達(dá)式為： pu q voqN?? （ ） vo? —— 樁底處有效豎向應(yīng)力 需要注意的是，以上公式都是依據(jù)剛塑性體的計算模型，同土具有壓縮性的 實際情況有所差別，而且這些公式未考慮端阻的深度效應(yīng)。很多學(xué)者也探討過考慮土的 壓縮性的極限端 阻的計算，在此對他們的理論不再一一列舉。側(cè)阻力的計算方法主要有“ ? 法”“ ? 法”“ ? 法”， ? 法、 ? 法用于計算粘性土中的樁， ? 法可用于計算粘性土和非粘性土中的樁。 t a n 39。 對于砂性土，樁身與樁周土邊界上排水狀態(tài)占優(yōu)，邊界上有效粘聚力為零， 樁側(cè)摩阻力可采用 ? 法直接計算，表達(dá)式與式（ ）相同。所以，砂性土中樁側(cè)阻力計算的核心是參數(shù)β 的計算和臨界深度 cz 的確定。 Focht(1972)針對開口鋼管樁樁端承載力基本可忽略的情況，提出在一種粘土中單樁極限承載力由樁側(cè)阻力決定的方法，其表達(dá)式為： ( 39。 2 )pu n uqc???? () 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 16 該方法綜合了 ? 法、 ? 法的特點，由于該方法應(yīng)用的核心是無量綱計算參數(shù) ? 的確定，故該方法稱為“ ? 法”。除了靜載荷試驗，直接試驗法還包括自平衡法、大應(yīng)變法、動靜試 樁法等。我國《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（ JGJ 94— 94）規(guī)定一級建筑樁基應(yīng)采用現(xiàn)場靜載荷試驗，并結(jié)合靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入等原位試驗方法綜合確定單樁豎向極限承載力。 自平衡法、大應(yīng)變法和動靜試樁法是近年來發(fā)展比較快的方法。但其檢測結(jié)果受人 為影響較大，工程師的經(jīng)驗和責(zé)任心的不同往往會給出差別很大的結(jié)果。自平衡法是事先在樁身或樁底埋置荷載箱，然后澆筑成樁，待混凝土達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度后，通過油泵給荷載箱加壓。且自平衡法是以樁上下阻力平衡來加載，故樁身所受荷載只是樁極限承載力的一半，因此就可以大大縮短工期。 靜載荷試驗分為堆載法和錨樁法，由于堆載法配重運輸往往造價太高，且試 驗時有一定危險性，所以一般采用錨樁法。 Cooke,1961）、循環(huán)加載卸載試驗法等。 樁的極限承載力是單樁豎向靜載荷試驗的主要成果，樁在達(dá)到極限承載力時，無限小的荷載增量將引起無限大的下沉量，即△ S/△ P 趨向于無窮大時的荷載，或者說 PS 曲線的切線轉(zhuǎn)向豎直時的荷載，此時樁真正達(dá)到破壞。確定樁極限承載安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 17 力的方法主要有以下一些： （ 1）根據(jù) P— S 曲線出現(xiàn)顯著轉(zhuǎn)折確定 這是確定極限承載力的基本方法，極限荷載取 P— S 曲線由平緩變?yōu)榧眲∠? 降時的 過渡點。蘇聯(lián)樁與土試驗規(guī)程、 TYCM58 規(guī)程、我國鐵路工程技術(shù)規(guī)范規(guī)定如每級加載量為極限荷載量 1/15— 1/10 時，在某級荷載 Pi 作用下，滿足以下二條件： Si40mm； Si/△ Si1≥ 5 或△ Si/△ Si1≥ 2 且 24 小時不穩(wěn)定，稱 Pi為臨界荷載，其前一級荷載為極限荷載。 （ 3）根據(jù)樁頂下沉量確定 根據(jù)樁頂下沉量確定極限承載力明確簡單，又可分為絕對下沉量和相對下沉 量。 太沙基曾指出“除非樁的下沉量至少等于 10%的樁徑，否則達(dá)不到破壞荷載” 由此，很多國家和研究者以樁頂下沉量為 10%樁徑時的荷載為極限荷載。對大直徑鉆孔灌注樁，荷 蘭規(guī)范和一些學(xué)者（ De Beer 1988。 （ 4）根據(jù)樁頂下沉隨時間的發(fā)展的規(guī)律確定 S— logt 曲線在形狀上能比較靈敏的反映樁與土的工作狀況。因此，很多文獻(xiàn)按 S— logt 曲線形狀的變化特征來確定極限荷載，一般取 S— logt 曲線尾部出現(xiàn)明顯向下彎曲的前一級荷載值。 根據(jù)沉降隨荷載的變化特征確定極限承載力：對于陡降型 Qs 曲線取 Qs 曲 線發(fā)生明顯陡降的起始點。 根據(jù)沉降隨時間的變化特征確定極限承載力：取 S— logt 曲線尾部出現(xiàn)明顯 向下彎曲的前一級荷載值。此時就需要根據(jù)不完全的 P— S 曲線，通過數(shù)學(xué)處理，推算樁基的極限承載力。在 Slog(P/Pu)坐標(biāo)系中，極限荷載對應(yīng)于 Sln(P/Pu)曲線群中的一根直線。波蘭樁基規(guī)范也采用此法，只是把 Mazurkiewicz 所稱的破壞荷載稱為極限荷載。 （ 4）灰色理論 灰色預(yù)測理論是八十年代初 發(fā)展起來的一種新型預(yù)測理論?；疑到y(tǒng)（ Grey System） 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 19 是指相對于一定的認(rèn)識層次，關(guān)于系統(tǒng)的信息部分已知、部分未知，即信息不完全。 (a).靜載荷試驗 PS 曲線的灰色建模 對于單樁靜荷載試驗可以建立沉降的一階動態(tài)微分方程 GM(1,1)模型。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 20 (c).預(yù)測精度的優(yōu)化 預(yù)測精度的優(yōu)化包括原始數(shù)據(jù)的優(yōu)化、 GM(1,1)模型的優(yōu)化和預(yù)測結(jié)果的人 為修正。 最初建立的 GM(1,1)預(yù)測模型，并不一定和實際情況相吻合，為了提高預(yù)測的精度，需要對 GM(1， 1)模型進(jìn)行優(yōu)化處理， GM(1,1)模型的優(yōu)化主要是建立生成殘差模型，生成殘差模型以生成數(shù)的殘差為原始數(shù)據(jù)，建立生成殘差 GM(1,1) 模型，并將該模型所獲得的殘差預(yù)測值與原 GM(1,1)的預(yù)測值相迭加對模型進(jìn)行 修正。 (5) 22/P K P?? ? 法 該法假設(shè)試樁的 PS 曲線末端符合如下指數(shù)函數(shù)： Si=a exp(bPi) a、 b 為回歸系數(shù)，該法的求解步驟如下： (1) 對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，求出 a、 b。 (3) 計算每級荷載下 Ki 的一階導(dǎo)數(shù)（ △ K/△ P） ,其幾何意義為斜率的變化率，即 PS 曲線的彎曲程度 (4) 計算每級荷載下 Ki 的二階導(dǎo)數(shù)（ 22/KP??），其幾何意義為 PS 曲線彎曲程度的變化率，也就是折線的轉(zhuǎn)折程度變化率。根據(jù)統(tǒng)計分析表明，樁的屈服荷載與極限荷載的比值為 。本章內(nèi)容為后面章的分析奠定了基礎(chǔ)。樁的設(shè)計直徑 d=100cm， 1號試樁為摩擦樁，樁長 ,2號試樁為嵌巖的摩擦端承樁，樁長 。 地質(zhì)鉆孔柱狀圖見圖 3。樁身的應(yīng)力應(yīng)變采用電測，加荷采用油壓千斤頂，沉降采用百分表量測 。 2．試樁沉降相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：每一小時內(nèi)的樁頂沉降量不超過 0． 1mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次 (從每級荷載施加后第 30min開始，由三次或三次以上每 30min的沉降觀測值計算 )。 4．卸載時，每級卸載為加載值的兩倍，每級荷載維持 1h，按第 1 60min測讀樁頂沉降量：卸載至零后，應(yīng)測讀樁頂殘余沉降量，維持時間為 3h，測讀時 間為 1 30min，以后每隔 30min測讀一次。注：當(dāng)樁頂沉降能穩(wěn)定且總沉降量小于 40mm時，宜加載至樁頂總沉降量超過 40mm。 3．已達(dá)加載反力裝置的最大加載量。 5．當(dāng)工程樁作錨樁時，錨樁上拔量已達(dá)到允許