[发明专利]一种基于波长近似正态分布的桩岩界面研究的室内剪切试验方法

摘要

本发明公开了一种基于波长近似正态分布的桩岩界面研究的室内剪切试验方法，该方法包括不同界面形状的岩石及混凝土试件的设计。岩石试件是将岩石直接切割成具有不同等腰三角形的锯齿形状界面的试件，界面形状采用半规则等腰三角形锯齿形状。将锯齿倾角均设为β，其半波长近似符合正态分布规律。混凝土试件是根据相应岩石试件浇筑成的具有相应界面形状的试件。以此来模拟实际钻孔过程中形成的桩岩接触面特征，再通过将接触界面粗糙度进行量化处理，为研究不同界面形状对桩岩接触面剪切性能的影响进行定量的计算分析提供了一种有效的途径。

主权项

1.一种基于波长近似正态分布的桩岩界面研究的室内剪切试验方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，在施工现场进行钻孔，然后扫描出内壁岩石轮廓，将不规则岩石轮廓线性化为用折线表示的规则轮廓形状,折线形成三角形状锯齿，获得施工现场的桩岩三角形粗糙体界面窗口图；通过窗口图求算出桩岩界面的粗糙系数RF；RF：粗糙度系数；hm：粗糙体平均高度即窗口图上折线的平均高度；Lt：粗糙体局部波长即窗口图上折线的平均长度；r：桩半径lp：桩长其中i表示折线的顺序号，Δhi表示第i个折线的高度；Li表示第i个折线的长度；β表示窗口图上折线的平均倾角，βi表示第i个折线的倾角，所述倾角选锐角；p为窗口图上折线的总个数；步骤二、根据测得的RF系数，调整三角形状锯齿半波长期望值通过计算公式得到与现场求得的RF相同或相近的数值。其中锯齿个数l_p为桩长，r为桩半径，β为锯齿平均倾角，l为试块界面长度；步骤三、制作锯齿个数为n、界面宽度为l、界面宽度为W、锯齿平均倾角为β的长方体试块，通过进行室内剪切试验，得到相应桩岩界面的τ‑s曲线即剪应力‑剪切位移曲线，根据试验数值，结合荷载传递方程进行竖向荷载传递分析；则桩身任意深度处荷载位移满足如下方程：Sz：深度z处竖向位移z：深度z处的桩深τ(S)：剪切位移为S时的剪应力C：桩身周长E：桩身弹性模量A：桩身横截面积γ：桩身重度将桩身沿长度方向离散为N个等长的单元，则每个单元的长度为Δ＝L/N；将桩身视作弹性材料，将单元节点从上至下依次编号0,1,2,…,i,…,N。则有下式：其中，(3)式为根据二阶微分形式转化而来，可联立上式根据实际测得S0求得S1，进而求得S2；结合下述通式可递推求得任意i节点竖向位移Si。进而可根据下式求取任意i节点所受竖向荷载Pi；Pi：任意i节点所受竖向荷载；P0：深度为z＝0处竖向荷载；从而得到桩岩界面的受力情况。