強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土地基試驗(yàn)研究與數(shù)值計(jì)算.pdf

1、濕陷性黃土在我國(guó)分布廣泛，同時(shí)對(duì)既有建筑物具有潛在的危害。目前對(duì)于濕陷性黃土地基的處理方法有多種，因強(qiáng)夯法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)可行、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已在濕陷性黃土地基處理中得到了廣泛的應(yīng)用。強(qiáng)夯加固機(jī)理非常復(fù)雜，對(duì)于非飽和濕陷性黃土地基強(qiáng)夯加固機(jī)理的研究還需進(jìn)一步努力。本文通過理論分析、浸水-強(qiáng)夯現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、數(shù)值計(jì)算等方法對(duì)濕陷性黃土地基強(qiáng)夯加固機(jī)理、強(qiáng)夯過程變形特性、動(dòng)力特性及強(qiáng)夯效果影響因素進(jìn)行了研究。
　?。?）分析了強(qiáng)夯加固濕

2、陷性黃土地基機(jī)理，即加固過程土體變形主要由于顆粒的相對(duì)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(qiáng)夯加固濕陷性黃土地基振動(dòng)模型，并建立了錘體動(dòng)力平衡方程式。通過對(duì)錘體動(dòng)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(shí)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(duì)應(yīng)的時(shí)間。
　?。?）基于浸水-強(qiáng)夯現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)原理設(shè)計(jì)了一套相對(duì)完善的試驗(yàn)方案。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)浸水區(qū)和非浸水區(qū)的強(qiáng)夯試驗(yàn)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(qiáng)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(dǎo)致強(qiáng)夯前土體更加密實(shí)，強(qiáng)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(dǎo)致周邊土體的側(cè)向擠出。兩試驗(yàn)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(qiáng)夯對(duì)其沖剪破壞作用更加明顯。三個(gè)試點(diǎn)承載力分別為240kPa、80

4、kPa、160kPa，因1#試點(diǎn)含水量較低，強(qiáng)夯作用夯實(shí)效果明顯，因此承載力較高，2#、3#試點(diǎn)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(shí)強(qiáng)夯作用并不能取得很好的效果。
　?。?）利用ABAQUS計(jì)算軟件，采用Mohr-Coulomb模型、剛體沖擊荷載、一階4節(jié)點(diǎn)單元、無反射邊界條件及ALE自適應(yīng)技術(shù)對(duì)強(qiáng)夯特性進(jìn)行了計(jì)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(jì)算夯坑半徑大概2.5~3m。隨著夯擊能

5、的增長(zhǎng)，夯坑深度與隆起量均呈線性增長(zhǎng)。當(dāng)土體彈模大于10MPa時(shí)，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(kuò)大，超過7次時(shí)趨于穩(wěn)定，塑性變形區(qū)近似蘋果形分布。
　?。?）豎向應(yīng)力峰值隨著深度的增加而減小，垂直速度隨著時(shí)間的增長(zhǎng)不斷衰減，振動(dòng)持續(xù)至0.55s，振動(dòng)速度沿著地表向外傳播，速度峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)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(yīng)力峰值隨夯擊能的增加而逐漸增大。加速度隨著時(shí)間的增