強夯法處理濕陷性黃土地基試驗研究與數(shù)值計算.pdf

1、濕陷性黃土在我國分布廣泛，同時對既有建筑物具有潛在的危害。目前對于濕陷性黃土地基的處理方法有多種，因強夯法具有設(shè)備簡單、經(jīng)濟可行、適用性強等優(yōu)點，已在濕陷性黃土地基處理中得到了廣泛的應用。強夯加固機理非常復雜，對于非飽和濕陷性黃土地基強夯加固機理的研究還需進一步努力。本文通過理論分析、浸水-強夯現(xiàn)場試驗、數(shù)值計算等方法對濕陷性黃土地基強夯加固機理、強夯過程變形特性、動力特性及強夯效果影響因素進行了研究。
　?。?）分析了強夯加固濕

2、陷性黃土地基機理，即加固過程土體變形主要由于顆粒的相對位移，土中的氣相被擠出所產(chǎn)生。建立了基于非完全彈性碰撞原理的強夯加固濕陷性黃土地基振動模型，并建立了錘體動力平衡方程式。通過對錘體動力平衡方程式的求解得出錘擊過程中錘體的位移、速度、加速度隨時間變化公式，可求解出其最大位移、最大速度和最大加速度以及其對應的時間。
　?。?）基于浸水-強夯現(xiàn)場試驗原理設(shè)計了一套相對完善的試驗方案。通過對現(xiàn)場浸水區(qū)和非浸水區(qū)的強夯試驗結(jié)果分析，表明

3、：非浸水區(qū)域，夯擊過程中能量衰減較快，傳遞深度較小，有效加固深度僅4m左右。浸水作用后，強夯作用的有效加固深度7m左右，濕陷性消除效果明顯。浸水作用導致強夯前土體更加密實，強夯沉降較小，能量向下傳遞的較多，且夯擊能主要消耗在土體的豎向壓縮變形上，但也有一部分能量隨著瑞雷波水平傳播，導致周邊土體的側(cè)向擠出。兩試驗區(qū)域15次夯坑半徑分別為2.7m和2.3m，土體在浸水處理后強夯對其沖剪破壞作用更加明顯。三個試點承載力分別為240kPa、80

4、kPa、160kPa，因1#試點含水量較低，強夯作用夯實效果明顯，因此承載力較高，2#、3#試點位于浸水區(qū)域，土體本身的含水量較高，將近飽和狀態(tài)，此時強夯作用并不能取得很好的效果。
　?。?）利用ABAQUS計算軟件，采用Mohr-Coulomb模型、剛體沖擊荷載、一階4節(jié)點單元、無反射邊界條件及ALE自適應技術(shù)對強夯特性進行了計算分析，結(jié)果表明：夯坑周邊最大隆起量在距離中軸線3m處，也即是計算夯坑半徑大概2.5~3m。隨著夯擊能

5、的增長，夯坑深度與隆起量均呈線性增長。當土體彈模大于10MPa時，夯沉量與彈性模量近似線性關(guān)系。隨著夯擊次數(shù)的增加，塑性變形區(qū)域逐漸擴大，超過7次時趨于穩(wěn)定，塑性變形區(qū)近似蘋果形分布。
　?。?）豎向應力峰值隨著深度的增加而減小，垂直速度隨著時間的增長不斷衰減，振動持續(xù)至0.55s，振動速度沿著地表向外傳播，速度峰值對應的時間隨著與錘下軸線距離增加而推移，且峰值速度不斷減小。豎向應力峰值隨夯擊能的增加而逐漸增大。加速度隨著時間的增