34、人工智能在岩土工程桩基础承载力验证中的应用综述

人工智能在岩土工程桩基础承载力验证中的应用综述

1. 引言

岩土工程领域涉及具有各种未知特性的土壤和岩石，由于其形成过程中的物理特性不明确，传统工程设计模型往往被简化以解决问题。基础是工程系统的一部分，负责将荷载传递到地面（土壤或岩石）。确保基础设计在施工现场符合预期至关重要，但实际中可能无法满足系统在特定时间内正常运行的设计目标。

桩基础是一种将荷载传递到地表以下较深土层的基础形式。桩的承载能力主要受两个参数影响：土壤或岩石特性以及桩的几何形状。一般来说，桩的承载能力分为岩土承载能力和结构承载能力。岩土承载能力源于土壤或岩石沿桩身提供的摩擦力以及桩底的支撑力，其计算公式如下：
- 桩身极限摩擦力：$Q_{su} = τ_m \times A_S$
- 其中，$Q_{su}$ 是桩身极限摩擦力，$τ_m$ 是桩身长度方向的界面剪切强度，$A_S$ 是桩的表面积。
- 桩底极限承载力：$Q_{bu} = τ_b \times A_b$
- 其中，$Q_{bu}$ 是桩底极限承载力，$τ_b$ 是桩底与土壤/岩石之间的界面剪切强度，$A_b$ 是桩的横截面积。
- 桩的岩土承载能力：$Q = Q_{su} + Q_{bu}$

此外，桩的安装方式也会影响其承载能力。例如，打入桩会使土壤发生位移，间接使桩周围的松散沉积物变得密实，从而提高桩的岩土承载能力。在实际的桩基础施工中，需要确保桩的承载能力满足最低标准。然而，在设计阶段，由于成本和经济性问题，实验室和现场工作的许多参数非常有限，设计师往往会对输入参数进行概括并采用相关的关联式进行设计。为了确认已施工桩的承载能力，通常会选择几根桩进行桩测试，如维持荷载试验（MLT）和高应变动力桩测试