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1、报告编号国家一级科技查新咨询单位科 技 查 新 报 告黄土地基大荷载杆塔原状土直柱基础承载特性试验委托单位：甘肃省电力设计院委 托 人： 委托日期： 查新机构： 查新项目名 称中文：黄土地基大荷载杆塔原状土直柱基础承载特性试验英文：Research and Application on Design Theory and Software Package of Transmission Tower Foundation查新机构名 称甘肃省科学技术情报研究所通讯地址甘肃省兰州市平凉路531号邮政编码730000负责人张 缨电 话0931-8417346传 真0931-8417346联系人杨金凤电
2、 话0931-8887727电子信箱及网址Email:search一、 查新目的成果鉴定二、 项目的科学技术要点（1）选取750kV兰-天-宝沿线甘谷变和车道岭两处作为现场试验场地，开展了35个原状土直柱、扩底基础在不同荷载工况下（上拔、水平、上拔+水平、下压+水平）的现场静荷载试验，通过分析各试验基础的荷载-位移曲线，获得各基础在相应荷载工况下的基础极限承载力值；（2）试验结果分析表明，黄土地基原状土直柱基础荷载-位移曲线呈“陡降型”，当外加荷载值达到地基极限承载力时，地基土体隆起，随即基础“被抽出”；原状土扩底基础荷载-位移曲线呈“渐变型”，加荷初期基础位移以扩底上部土体压缩变形为主，随着
3、加荷值的增加，土体经历“局部剪切”“完全剪切”的渐进式破坏过程，当外加荷载达到地基极限承载力时，地基出现环状破裂面，地基土体发生破坏； （3）通过埋置于桩侧、桩底的土压力盒，获得桩周土抗力的分布规律。试验结果分析表明：桩侧土抗力沿桩身呈非线性变化规律，桩体反弯点位于桩身某处，反弯点以上土体抗力与水平荷载方向相反，反弯点以下土体抗力与水平荷载方向相同；竖向加荷值与桩底土体抗力呈双曲线变化关系。（4）通过对现场9个正交扩底基础承载力试验结果分析：采用极差分析法和方差分析法得到的结论一致，即对扩底基础承载力影响程度由大到小各因素依次为：基底扩展角，深宽比，立柱直径。（5）通过对两个试验场地地基土体的
4、土工试验的分析，获得750kV兰天宝线路地基基础工程设计参数土体重度、粘聚力、内摩擦角、侧摩阻力、端阻力、水平抗力比例系数的建议值。三、 查新要点与查新要求1、首次在黄土地区输电线路沿线典型区域开展不同荷载工况（上拔、水平、上拔+水平、下压+水平）的现场真型静荷载试验；2、首次在黄土地区输电线路沿线典型区域中开展基于正交设计原理的原状土扩底基础现场真型静荷载试验，并分别采用极差和方差理论分析了各因素水平对承载力影响的敏感性；3、对黄土地区中桩周土（桩侧和桩底）体抗力的分布进行现场试验测试，并绘制出桩周土体沿桩身、桩径分布规律。要求对以上查新点进行国内新颖性查新。四、文献检索范围及检索策略计算机
5、检索：1.中文科技期刊数据库 1989-至今2.中国期刊全文数据库 1994-至今3.中国学位论文数据库 1990-至今4. 中国学术会议论文数据库 1987-至今5. 中国科学技术成果数据库 1987-至今6. 中国专利文摘数据库 1985-至今7. 万方科技信息子系统 1985-至今8. 国家科技图书文献中心 1985-至今9. 中国知识资源总库CNKI 系列数据库 -至今10. 中国国防科技信息中心文献服务系统 -至今11. Internet 网络信息资源 -至今检索词：#1. 静荷载试验 or 荷载试验 or 静力载荷试验#2. 真型 or 1:1 or 现场#3. 黄土地区 or 黄
6、土#4. 输电线路 or 铁塔基础#5. 上拔 or 水平 or 下压 or 荷载工况#6. 正交设计#7. 原状土 or 扩底基础#8. 极差 or 方差#9. 承载力 or 敏感性#10. 桩侧土体 or 桩底土体 or 桩周土体#11. 抗力 or 分布规律检索式：1、#1 and （#3 or #4） 2、#1 and #2 and #3 and #4 and #53、#1 and #2 and #3 and #4 and #6 and #7 4、#1 and #2 and #3 and #4 and #8 and #95、#1 and #3 and #10 and #11五、检索结果
7、受用户委托，在上述数据库、网络资源及检索刊物中，采用上述检索策略，对课题“黄土地基大荷载杆塔原状土直柱基础承载特性试验”进行了科技文献检索，检到主要国内相关文献12篇，具体内容如下：1、输电线路大直径人工挖孔扩底桩基础的承载力试验研究【作 者】 肖洪伟；肖兵【作者单位】 西南电力设计院；西南电力设计院【文献出处】 电力建设 2004年 08期【关 键 词】 输电线路；高低腿基础；扩底桩；承载力；现场试验【摘 要】 为在我国西南山区全方位高低腿基础设计方案中采用大直径人工挖孔扩底灌注桩基础,进行了1基直线塔和 1基转角塔单腿人工扩底灌注桩基础施加水平、上拔、下压荷载试验。试验结果表明,高低腿基础
8、采用人工挖孔扩底灌注桩基础因充分利用了原状土良好的力学特性而具有较高的承载能力 ,并表现出刚性短桩的工程特性。根据试验荷载与基础位移关系所确定的单桩承载力可以满足线路基础的承载稳定性要求。2、输电线铁塔膨胀土基础原位静力载荷试验http:/data.c- 通过12次现场标贯试验、32组室内试验对邯郸至石家庄500kv输电线路工程膨胀土地区进行了较为详细的勘查和试验，在充分掌握试验场地工程地质概况的基础上，进行了6组膨胀土基础原位静力载荷试验，通过计算、分析、修正得到了膨胀土的比例极限、极限承载力、设计承载力和变形模量，为邯郸至石家庄500kv输电线路铁塔基础设计与施工提供依据。 根据试验方案，
9、先后进行了地基土的原位静力载荷试验，测试了极限下压荷载，进行了理论分析和计算，得到了膨胀土的比例极限、极限承载力、设计承载力和变形模量并提出了对工程实际应用有指导意义的参数，达到了预期目的。3、自重湿陷性黄土场地桩基浸水荷载试验研究作 者：李祖仁 作者专业：地质工程 导师姓名：张炜 授予学位：硕士 授予单位：长安大学 授予学位时间：20090527关 键 词：湿陷性黄土；现场试验；单桩沉降；负摩阻力 摘 要：随着我国近年来在湿陷性黄土地区基础建设的迅猛发展，特别是大直径桩基在该地区的普遍应用，现有的许多理论研究，尤其是对桩基负摩阻力的研究已不能满足日益发展的工程需要，因此桩基的现场原位试验对其
10、设计理论的完善和实际工程应用都具有十分重要的意义。 本文结合实际工程需要，通过自重湿陷性黄土中桩基的现场大面积试坑浸水试验，运用滑动测微等先进测试技术，探讨了自重湿陷区天然状态及浸水状态下单桩竖向承载力的变化情况，对自重湿陷性黄土浸水过程中桩侧负摩阻力的变化规律及浸水对桩竖向承载力的影响等进行了研究。 通过浸水前后桩的极限承载力对比分析，前者的单桩极限承载力远大于后者。对桩基先加载到工作荷载后再浸水，之后再次加载至破坏与先浸水后加载至破坏，其单桩极限承载力是完全一致的，但是浸水造成的桩顶附加沉降可达工作荷载下桩顶沉降的6.3倍，湿陷性黄土区桩基设计首先要考虑的是变形问题，之后才是承载力问题。
11、考虑桩基在实际工程中与土层相互作用的特殊性，基于最小二乘法原理并考虑可控制点约束的因素，结合excel软件运用VB编制了滑动测微数据分析程序，对实测数据进行拟合，取得了较为精确的拟合曲线，为试验数据的进一步分析，提供了有利的条件。本文根据实测结果，分析了负摩阻力大小的发生发展规律，以及负摩阻力与桩顶沉降、桩土相对位移之间的关系。通过分析可知：(1)浸水后桩侧负摩阻力很快产生，但在浸水过程中达到稳定的时间较长，停水后负摩阻力又有所增长，在“浸水期”末达到最大，“浸水后”加载过程中负摩阻力的减小也有一个过程；(2)桩顶沉降大的桩，其最终负摩阻力小，但浸水过程中的负摩阻力大小排序未必严格等同于最终负
12、摩阻力：(3)加载时桩与土间微小的相对位移即可激发侧阻力的产生，浸水湿陷造成土的沉降稍大于桩的沉降时正摩阻力即消失并产生负摩阻力，且负摩阻力随着桩土相对位移的增大而增大，并随着浸水湿陷的稳定而趋向稳定。中性点的产生是一个较快增长-稳定-加载上升的过程，其深度要超过实测自重湿陷下限深度。 4、基于极差理论的基桩承载力可靠性分析【作 者】 刘士清； 郑俊杰； 边晓亚； 徐志军 【作者单位】 华中科技大学土木工程与力学学院； 【文献出处】 土木工程与管理学报 2011年 02期 【关 键 词】 可靠度； 极差理论； 承载力； 对数正态分布； 静载荷试验【摘 要】 由于经济和工期原因,基桩的静载荷试验
13、数据往往很少,并且数据的离散性很大,大大增加了承载力可靠度分析的难度。本文利用数理统计中的极差理论,根据静载试验结果,计算出总体样本的均值和方差。并利用一次二阶矩法,给出了基桩竖向承载力服从对数正态分布时的可靠度计算方法。最后,根据国内外相关规范和文献资料,选取目标可靠度指标3.2作为基桩承载力的目标可靠度指标,以此衡量桩基的质量是否满足工程需要。算例分析表明,该方法的计算精度满足工程需要,可为桩基设计人员根据实测结果确定设计值提供参考,同时也为相关规范的修订提供参考。 5、黄土地基处理前后承载力的试验研究【作 者】 刘怡林；王亚军【机 构】 交通部公路科学研究所北京； 河南省漯河市公路局；
14、【关键词】 黄土；地基承载力；原位测试；地基处理；旁压试验； 【会议录名称】 2004年道路工程学术交流会论文集 【会议名称】2004年道路工程学术交流会 【摘 要】 通过对西北地区湿陷性黄土地基在强夯和冲击碾压处理前后所进行的荷载试验、旁压试验、静力触探和动力触探等原位测试,对两种地基处理方法的处理效果进行了分析,并对各种原位测试方法在黄土地区公路工程地基承载力评价时的可行性进行了深入探讨,得出的结论具有一定的工程参考价值和借鉴意义。6、地面水对黄土地区桥梁桩基承载力影响试验研究【作者】冯忠居 谢永利 张宏光 张绍新 李哲【机构】长安大学教育部特殊地区公路工程重点实验室【刊名】岩石力学与工程
15、学报.2005,24(10).-1758-1765【关键词】土力学 黄土浸水试验 静载试验 桩基承载力 负摩阻力【文摘】黄土因其特有的工程性质，使位于黄土地区的桥梁桩基础在桩周土受地面水浸湿后产生湿陷变形，该变形引起桩的负摩阻力，降低了桩的承载力。通过陕西芝川河特大桥桩周浸水前、后的荷载试验，对黄土区域桩基浸水前、后的承载性状进行了分析研究，揭示了地面水对黄土区域桥梁桩基承载力性状具有较大的影响：分析了桩及桩周土浸水期间的沉降变化规律。研究成果对黄土区域公路桥梁桩基础的设计与施工具有重要理论价值与指导意义。7、风电场盐渍土地基静载试验研究【作 者】 严耿升; 张虎元; 王志硕; 胡向阳; 赵天
16、宇【作者单位】 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院; 西部灾害与环境力学教育部重点实验室（兰州大学）; 【文献出处】 西北水电 2011年 06期【关 键 词】 风电场; 静力载荷试验; 盐渍土; 地基处理【摘 要】 通过选择甘肃省瓜州县风电场盐渍土地基进行天然条件和浸水条件下静力载荷试验,来研究风电场区域盐渍土地基在附加应力作用下的变形变化特征。试验结果表明,甘肃河西地区分布的盐渍土,在天然状态下承载力较高,可作为天然的地基。浸水后,地层中的细粒物质被冲蚀和盐分被溶蚀均可引起地基的沉降。作为持力层的密实砾砂层是否发生溶陷与地层中盐分含量密切相关,地层中如未见明显盐分结晶时,其溶陷量较小;地层
17、中有明显盐分晶体富集时,易引起较大的溶陷,这部分地层作为地基时需要处理。风电场区因缺水,不宜进行大规模预浸水处理地基。建议场区地基的处理采用密实法和置换垫层法,结合场地周围砾石等粗粒土较多的实际情况,将地基中含盐地层挖除,回填以含盐较少砾石土压密。 8、膨胀土地基承载力确定方法研究【作者】 蓝日彦; 刘宝东; 魏金; 梁毅; 黄承德【作者单位】 广西交通规划勘察设计研究院; 广西大学土木建筑工程学院; 南宁经济技术开发区 广西南宁; 广西南宁; 【文献出处】 广西大学学报(自然科学版) 2008年 01期【关 键 词】 膨胀土地基; 承载力; 静载试验（PLT）; 旁压试验（PMT）【摘 要】
18、 对静力载荷试验和旁压试验的曲线形态和测试结果的对比分析表明,旁压试验可作为公路膨胀土路基承载力原位测试的一种手段.由于膨胀土的胀缩特性,在测定和评价膨胀土地基承载力时,不仅要考虑当前状态下膨胀土的承载能力,更要考虑其运营期间的承载力衰减特性,并初步给出南宁地区膨胀土地基承载力的衰减规律. 9、钢渣桩在湿陷性黄土地基中的应用探讨【作 者】 张伟; 杜太生; 张彬; 黄涛【作者单位】 武汉大学土木与建筑学院; 南阳理工学院; 武汉大学土木与建筑学院;平顶山广播电视大学【文献出处】 哈尔滨建筑大学学报 2003年 06期【关 键 词】 钢渣桩; 复合地基; 湿陷性黄土; 静荷载试验; 荷载分担比;
19、 应力分担比【摘 要】 通过钢渣桩在湿陷性黄土中的静荷载试验、土压力测试等试验结果的基础上,对钢渣桩复合地基、桩间土和钢渣单桩的p-s曲线以及其各自的承载力和相应的沉降量进行了分析,探讨了附加应力沿深度变化规律;研究了桩间土承载力、桩土应力比和桩土荷载比的变化规律,对钢渣单桩和碎石桩以及钢渣桩复合地基和石灰粉煤灰桩复合地基等的承载力特性进行了对比分析;对单桩施工影响范围和施工时地基隆起量进行了观测。 10、禹门口提水东扩工程湿陷性黄土试验研究【作者】邢征 【机构】山西省水利水电科学研究院【刊名】山西水利.2011,27(6).-33-34【关键词】湿陷性黄土 自重湿陷量 禹门口提水东扩工程【文
20、摘】通过在禹门口提水东扩工程主管线经过的湿陷性黄土场地进行现场静荷载试验和试坑浸水试验,对地基的湿陷变形进行观测,试验实测该地区土质修正系数与湿陷性黄土地区建筑规范中建议的土质修正系数比较接近,试验表明该区为自重湿陷场地。11、单桩沉降变形与承载力的关系研究作 者：戚炜 作者专业：地质工程 导师姓名：赵法锁 授予学位：硕士 授予单位：长安大学 授予学位年份：2004 关 键 词：单桩沉降变形 荷载传递模型 竖向承载力 摘 要：桩基础的设计、计算理论体系中，单桩在竖向荷载下的沉降和承载力问题是很关键的。目前应用在竖向荷载下单桩沉降方面的理论分析方法主要有荷载传递法（Load Transfer A
21、pproach）、弹性理论法（Elastic Theory Method）、剪切变形传递法（Sheafing Deformation Transfer Approach）、有限元法（Finite Element Method）与边界元法（Boundary Element Method）等数值分析方法、其它经验简化法等五个方面。荷载传递法利用标准化的地区性桩荷载试验资料和现有的计算机专用程序，分析工作简单。此法一旦确定荷载传递函数后，只要进行一些简单的数据运算便可得到桩的荷载沉降曲线，并由此分析群桩及单桩的工程力学性能。荷载传递法还可以有效地解决土的分层性和非线性等问题。理论分析方法虽然不如现场
22、原型试验直观和准确，但是具备经济、快捷、预测、定量对比的优势。 本文从西安东郊某典型静荷载实例出发，在深入分析竖向荷载作用下单桩的荷载传递过程、变化规律和荷载沉降特性之后，分别对上部非饱和黄土层和下部饱和黄土层对应的桩侧阻力的发挥特征作进一步分析，依据不同土层呈现出不同的应力应变关系，提出桩侧摩阻力和沉降位移的改进荷载传递模型随土体变形变化的桩侧摩阻力三折线模型。该模型利用桩身侧摩阻的刚度系数Ks2i在桩周土体弹塑性阶段(SliS2i)可正、可负或为零的概念，能将线弹性全塑性模型、加工软化型模型和加工硬化型模型都统一起来。在打入桩和静压桩的设计中需要考虑桩侧摩阻力的深度效应问题，因为如果将桩侧
23、某一土层的侧摩阻取为一定值会引起承载力计算结果与工程实际之间存在较大差别。为解决这个问题，本文引入深度效应系数i。 对于Qs曲线一般呈缓变型，无明显破坏特征点的桩基以及那些对沉降极为敏感的上部结构，应根据桩顶的允许沉降量加以控制。本文提出的按桩项沉降量计算桩基竖向承载力的分析方法，利用“荷载传递函数模型的深化研究”这一章中提出的荷载传递函数桩侧摩阻力改进三折线模型，借助埃特金迭代法，计算桩顶沉降分别处于弹性、弹塑性或塑性状态等不同水平状态时所对应的桩顶荷载值，推导出桩顶沉降与承载力之间的一系列公式，用以较全面地模拟桩土相互作用机理，从而实现以桩项沉降量来控制桩的承载力的设想。 最后。对改进荷载
24、传递模型三折线模型进行实例验证。在黄土地区西安南郊某教学实验楼现场静荷载试验和软土地区某大桥主墩灌注桩的静载荷试验资料分析当中，先将弹性直线段末端对应的桩身变形量作为弹性变形临界值Sli再把走势较平稳的塑性段的各点拟合成一条水平直线，该直线与实测qss关系曲线的交点作为塑性变形临界值s2i。桩侧摩阻的刚度系数Ksli与Ks2i的大小分别取值于弹性段与弹塑性段的斜率。两桩对应的各主要土层qss关系曲线的发展趋势与本文提出的桩侧摩阻力的改进三折线模型比较吻合。 将本文提出的按照桩项沉降量控制承载力的迭代计算方法用西安南郊某教学实验楼实例验证，计算的桩顶荷载值与实际观测值进行比较，结果Qs曲线较为吻
25、合。而且收敛速度较快。说明本文方法可用于指导工程实践，具有较好的实践价值。用软土地区静荷载实测资料验证结果也较为吻合，说明本文方法在软土地区也可以参考应用。 12、复合地基静荷载试验研究【作者】段尔焕 【机构】昆明市建筑设计研究院【刊名】云南大学学报：自然科学版.2000(S1).-【关键词】复合地基 静载荷实验 影响深度【文摘】叙述了复合地基静荷载试验在工程中的应用,指出现有方法的局限性 ,提出了复合地基静荷载试验中应注意的要点及问题。六、查新结论静力载荷试验是地基土原位测试的一种，它直接测定土的力学性质，可在较大范围内测试土体，故测试结果远较土样更具代表性。现针对本项目查新要点就相关文献对
26、比分析如下：文献1-2为有关输电线路底桩基础和膨胀土基础静力载荷试验研究。如文献1介绍的输电线路大直径人工挖孔扩底桩基础的承载力试验研究，进行了1基直线塔和1基转角塔单腿人工扩底灌注桩基础施加水平、上拔、下压荷载试验；文献2对邯郸至石家庄500kv输电线路工程膨胀土地区进行了较为详细的勘查和试验，在掌握试验场地工程地质概况的基础上，进行了6组膨胀土基础原位静力载荷试验，通过计算、分析、修正得到了膨胀土的比例极限、极限承载力、设计承载力和变形模量。文献3-12为有关黄土场地荷载试验研究的报道。如文献3介绍了自重湿陷性黄土场地桩基浸水荷载试验研究；文献4利用数理统计中的极差理论，根据静载试验结果，
27、计算出总体样本的均值和方差，并利用一次二阶矩法，给出了基桩竖向承载力服从对数正态分布时的可靠度计算方法；文献5介绍了黄土地基处理前后承载力的试验研究；文献6通过陕西芝川河特大桥桩周浸水前、后的荷载试验，对黄土区域桩基浸水前、后的承载性状进行了分析研究；文献7通过选择甘肃省瓜州县风电场盐渍土地基进行天然条件和浸水条件下静力载荷试验,来研究风电场区域盐渍土地基在附加应力作用下的变形变化特征；文献9通过钢渣桩在湿陷性黄土中的静荷载试验、土压力测试等试验结果的基础上,对钢渣桩复合地基、桩间土和钢渣单桩的p-s曲线以及其各自的承载力和相应的沉降量进行了分析，研究了桩间土承载力、桩土应力比和桩土荷载比的变
28、化规律；文献10通过在禹门口提水东扩工程主管线经过的湿陷性黄土场地进行现场静荷载试验和试坑浸水试验,对地基的湿陷变形进行观测；文献11从西安东郊某典型静荷载实例出发，在深入分析竖向荷载作用下单桩的荷载传递过程、变化规律和荷载沉降特性，分别对上部非饱和黄土层和下部饱和黄土层对应的桩侧阻力的发挥特征进行了分析；文献12介绍了复合地基静荷载试验的研究。综上所述，有关进行了直线塔和转角塔单腿人工扩底灌注桩基础施加水平、上拔、下压荷载试验的输电线路大直径人工挖孔扩底桩基础的承载力试验研究；对膨胀土基础进行原位静力载荷试验；钢渣桩在湿陷性黄土中的静荷载试验；采用极差和方差理论进行基桩承载力可靠性分析等，国
29、内已有文献报道。 本查新项目在黄土地区输电线路沿线典型区域开展不同荷载工况（上拔、水平、上拔+水平、下压+水平）的现场真型静荷载试验；开展基于正交设计原理的原状土扩底基础现场真型静荷载试验，并分别采用极差和方差理论分析了各因素水平对承载力影响的敏感性；对黄土地区中桩周土（桩侧和桩底）体抗力的分布进行现场试验测试，并绘制出桩周土体沿桩身、桩径分布规律，国内未见项目文献报道。 查新员（签字）： 查新员职称：研究实习员审核员（签字）： 审核员职称：副研究员 2012年 7月 31日七、查新员、审核员声明（1） 报告中陈述的事实是真实和准确的。（2） 我们按照科技查新规范进行查新、文献分析和审核，并作出上述查新结论。（3） 我们获取的报酬与本报告中的分析、意见和结论无关，也与本报告的使用无关。 查新员（签字）： 审核员（签字）： 2012 年 7月 31日八、附件清单无九、备注本报告共9页。
