Fabrication of Rock Foundation Materials and Uplift Test of Model Foundation Based on Similarity Theory

QIU Haoci; ZHANG Wenxiang; XI Banglu; LU Zhou; CUI Qiang; ZHANG Zhenhua; WANG Junjie

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20220516004

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Fabrication of Rock Foundation Materials and Uplift Test of Model Foundation Based on Similarity Theory

更新时间：2025-09-25

- Fabrication of Rock Foundation Materials and Uplift Test of Model Foundation Based on Similarity Theory
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 43, Issue 5, Pages: 1160-1168(2023)
- 作者机构：
  
  1.国网泉州供电公司,福建泉州 362000
  2.中国电建集团福建省电力勘测设计院有限公司,福建福州 350003
  3.合肥工业大学土木与水利工程学院土木工程结构与材料安徽省重点实验室,安徽合肥 230009
  4.中国电力科学研究院有限公司, 北京 100000
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20220516004
  CLC： TU443
- Received：16 May 2022，
  
  Revised：2022-07-19，
  
  Published：15 October 2023
- 稿件说明：
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邱昊茨,张文翔,奚邦禄等.基于相似理论的岩石地基材料制作及模型基础抗拔试验[J].防灾减灾工程学报,2023,43(05):1160-1168.

QIU Haoci,ZHANG Wenxiang,XI Banglu,et al.Fabrication of Rock Foundation Materials and Uplift Test of Model Foundation Based on Similarity Theory[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2023,43(05):1160-1168.
邱昊茨,张文翔,奚邦禄等.基于相似理论的岩石地基材料制作及模型基础抗拔试验[J].防灾减灾工程学报,2023,43(05):1160-1168. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20220516004.

QIU Haoci,ZHANG Wenxiang,XI Banglu,et al.Fabrication of Rock Foundation Materials and Uplift Test of Model Foundation Based on Similarity Theory[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2023,43(05):1160-1168. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20220516004.

摘要

为探究岩石地基中挖孔基础的承载力特征和地基破坏模式，以重晶石粉、铁粉和石英砂为骨料，水和石膏为胶结剂，黏土为增塑剂配置岩石相似材料，应用正交设计方法，以胶结物/骨料质量比（因素A）、胶结物含水率（因素B）、骨料细颗粒（铁粉+重晶石粉）占比（因素C）、细颗粒骨料铁粉占比（因素D）为4个因素，共16组材料配比方案，开展相关试验测定了各组材料的密度、黏聚力、内摩擦角、抗压强度、弹性模量等参数指标，并研究了相似材料物理力学参数与影响因素之间的变化规律；而后选取3种代表性相似材料开展了岩石挖孔基础抗拔承载特性的室内模型试验。结果表明：（1）对于相似材料密度，因素C影响最大；对于试样黏聚力和抗压强度，因素B影响最大；对于内摩擦角，因素C影响最大；对于弹性模量，因素A和因素B影响最大；（2）地基岩体破坏面呈现为沿着一定角度的开口向地面延伸的线性破坏面，且该破坏角随材料内摩擦角增大而减小，在规范中假定的45°附近变化；（3）依据抗拔承载力计算得到的相似材料等代极限剪切强度随单轴抗压强度增大而增大，约为单轴抗压强的0.027。

Abstract

In this paper the rock similar materials were configured in which barite powder， iron powder and quartz sand were used as aggregates， while the water and gypsum were used as cementing agents， and red clay was used as a plasticizer. Using the orthogonal design method， the proportion of cement / aggregate mass ratio （factor A）， cement moisture content （factor B）， aggregate fine particle （iron powder + barite powder）（factor C） and fine particle aggregate iron powder （factor D） were selected as the four factors. A total of 16 groups of material proportion schemes were employed to make the similar materials， whose density， cohesion， internal friction angle， compressive strength， elastic modulus were tested and the effects of the four factors on the physical and mechanical behavior were analyzed； Then， three representative similar materials were selected to make the rock ground， on which the indoor model pull-out test of digging hold foundation was carried out， aiming to study the bearing capacity characteristics and foundation failure mode of digging hold foundation in rock ground. The results show that：（1） Factor C has the greatest influence on the density of similar materials. Factor B has the greatest influence on the cohesion and compressive strength of the sample. Factor C has the greatest influence on the internal friction angle. For elastic modulus， Factor A and Factor B have the greatest influence；（2） The failure surface is a linear failure surface extending to the ground at a certain angle， and the failure angle decreases with an increasing internal friction angle， which changes near 45 ° assumed in the code；（3） The equivalent ultimate shear strength of similar materials， calculated according to the pull-out capacity， increases with the increase in uniaxial compressive strength， which is about 0.027 of the uniaxial compressive strength.

关键词

Keywords

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