钻孔灌注桩基础可灵活设计为多种基桩形式,以满足建(构)筑物不同的承载力要求,且能适应较复杂的地层,因此其广泛应用于建筑工程、桥梁工程和港口码头工程等。然而在软岩发育地区的钻孔灌注桩施工过程中,其施工质量受到施工工艺、施工队伍技术水平、施工管理水平等诸多因素的影响,在桩底极易形成一定厚度的沉渣。沉渣会引起桩体沉降过大或群桩不均匀沉降等问题,从而导致严重的工程事故和经济损失。因此,结合软岩地区工程实际,以及沉渣的物理力学特性,分析沉渣厚度影响下的基桩(单桩)承载特征,以及均匀和不均匀沉渣厚度影响下的群桩基础承载特征,对保证软岩嵌岩桩工程质量和安全具有较好的指导意义和研究价值。论文以江西泰和赣江特大桥软岩嵌岩桩工程为研究对象,采用模型实验与数值模拟相结合的研究方法,从基桩(单桩)承载特征和群桩基础承载特征两个方面,系统地研究了沉渣对软岩嵌岩桥桩承载特征的影响规律,研究内容及成果如下:(1)沉渣厚度影响下的基桩(单桩)承载力特征模型实验。根据相似理论及量纲分析,设计模型实验整体方案,得出模型的各项相似常数。通过相似材料配比正交实验得出钻孔灌注桩的相似材料,其配比为——水泥:中砂:铁粉:水=1:4.2:3.1:0.5;泥质粉砂岩的相似材料为——水泥:石膏:细砂:水=3:7:140:13.5;沉渣相似材料为泥质粉砂岩相似材料的碎屑。之后利用相似材料填筑整体模型,材料共同固结后,利用UTM5105万能材料试验机对基桩分别施加竖向荷载,得出其荷载—沉降曲线,分析可得:无沉渣基桩的荷载—沉降曲线趋于抛物线形;基桩极限承载力随沉渣厚度的增大呈现出非线性的变化,符合指数衰减规律。(2)沉渣厚度影响下的基桩(单桩)承载特征数值模拟。通过ANSYS数值模拟还原模型实验中基桩的加载过程,研究桩身的应力变化规律。研究表明:在相同荷载下,有沉渣基桩的沉渣厚度越大,则其桩顶沉降量越大,而桩身轴力普遍减小,桩侧摩阻力更容易得到发挥;桩身轴力在桩顶最大,在桩底为最小值;桩侧摩阻力沿桩身的分布曲线从上至下呈“V”形分布,即桩顶、桩底较大,桩中间位置较小;本工程中桩的承载主要由侧摩阻力发挥作用,基于上述分析,提出考虑沉渣厚度的单桩极限承载力修正公式。(3)均匀沉渣厚度对群桩基础承载特征的影响分析。将ANSYS单桩数值模型扩展,建立群桩数值模型,研究均匀沉渣厚度影响下的群桩基础承载特征。研究结果表明:群桩模型的荷载—沉降曲线也均呈抛物线型,其沉降最大值普遍位于承台顶部;相同荷载下,随着沉渣厚度的增大,其沉降值也不断增大;群桩基础的承台同样发挥着承载作用,会减弱沉渣对群桩沉降的影响。基桩的最大沉降值均位于桩的顶部,桩底为沉降最小值;基桩桩顶沉降受沉渣厚度的影响程度排序为:中心桩>边桩>角桩。角桩、边桩顶部的应力值分布不均匀,可能会造成应力集中,导致混凝土的开裂、破碎。在所有基桩中,中心桩发挥着主要承载作用,角桩的作用最小。承台正底部软岩体属于受压变形,周围区域为受剪切变形;Von Mises应力的最大值位于桩端底部的软岩体,表明该位置处最容易发生破坏;相同荷载下,沉渣厚度≤60cm时,承台的荷载主要由桩端底部的软岩体发挥支承作用,而当沉渣厚度>60cm时,则主要由承台及软岩体顶部发挥承载作用。(4)不均匀沉渣厚度对群桩基础承载特征的影响分析。将不均匀沉渣模型简化为顺桥向与横桥向两种情况分析,分别找出模型受不均匀沉渣厚度影响的最不利工况。横桥向最不利工况下,其最大沉降值相对于无沉渣时会增大8.80%,与顺桥向的10.75%相差不大;而其最大应力值会增大9.33%,小于顺桥向的18.87%,表明沉渣厚度对横桥向与顺桥向模型最大沉降值的影响程度基本相等,但模型最大应力值方面,顺桥向最不利工况模型受沉渣厚度的影响程度大于横桥向。