強(qiáng)夯法加固高填方地基數(shù)值模擬研究.pdf

1、強(qiáng)夯法是用起重設(shè)備將夯錘起吊到一定高度，然后使夯錘自由下落，在地基土中形成強(qiáng)大的沖擊波和動應(yīng)力，使地基土層具有良好的力學(xué)性能。由于地基土的種類和特性等比較復(fù)雜，而且沖擊荷載對地基的結(jié)構(gòu)性、強(qiáng)度和變形等均有較大影響，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方法基本上都是經(jīng)驗(yàn)性或半經(jīng)驗(yàn)性的，尚未形成一套完整的設(shè)計(jì)計(jì)算理論。 本文對前人在強(qiáng)夯法方面的研究成果和高填方地基土的研究現(xiàn)狀作了詳細(xì)分析總結(jié)，基于彈塑性大變形有限元理論編制動力分析程序?qū)?qiáng)夯法加固高填方地基土

2、的連續(xù)夯擊施工過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了數(shù)值模擬的結(jié)果并初步探討了用數(shù)值模擬方法確定強(qiáng)夯法施工參數(shù)。同時(shí)，利用大型有限元軟件對強(qiáng)夯法加固高填方地基進(jìn)行一次夯擊和多次夯擊的三維有限元仿真，將彈塑性大變形有限元數(shù)值模擬結(jié)果與有限元仿真結(jié)果和實(shí)測資料進(jìn)行對比，驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果的合理性和可靠性。本文研究得到的結(jié)論如下： (一)采用彈塑性大變形有限元方法對強(qiáng)夯加固高填方地基土進(jìn)行數(shù)值模擬，較好地得到了土體在受沖擊荷載作用下的應(yīng)力、應(yīng)變、位

3、移以及夯坑的形狀特征和形成過程特點(diǎn)，并將數(shù)值模擬結(jié)果與有限元仿真結(jié)果和實(shí)測資料進(jìn)行對比分析，三種結(jié)果反映的特征基本一致，與其他研究成果也相互吻合，說明彈塑性大變形有限元數(shù)值模擬結(jié)果合理可信； (二)探討了夯坑的形狀特征特征和形成過程特點(diǎn)，得到了彈塑性大變形有限元數(shù)值模擬、三維有限元仿真以及實(shí)測結(jié)果的累積夯沉量與夯擊次數(shù)的關(guān)系曲線和單擊夯沉量與夯擊次數(shù)的關(guān)系曲線，反映了夯坑的累積夯沉量增幅和單擊夯沉量隨著夯擊次數(shù)的增加而減小的特點(diǎn)

4、； (三)利用彈塑性大變形有限元數(shù)值模擬方法可確定最佳夯擊次數(shù)，本文彈塑性有限元數(shù)值模擬算例的最佳夯擊次數(shù)為5次； (四)利用彈塑性大變形有限元數(shù)值模擬方法，能夠反映土體的應(yīng)力消散情況，據(jù)此可初步確定了兩次夯擊之間的間歇時(shí)間； (五)利用彈塑性大變形有限元數(shù)值模擬方法可初步確定土體有效影響深度和單點(diǎn)加固范圍，據(jù)此可確定強(qiáng)夯加固高填方地基時(shí)的分層填土厚度和夯點(diǎn)間距，本文數(shù)值模擬算例的有效影響深度和單點(diǎn)加固范圍分別為