强夯置换滨海软土成墩效果模型试验研究

强夯置换的碎石墩深度和直径是表征墩型的重要指标,而强夯参数、施工方式是影响墩型的重要因素。研究强夯置换机制对优化强夯置换工艺具有重要意义。依据模型与原型的相似关系比0.05设计了室内模型试验,通过重塑软土形成的模型地基,研究了不同夯击能(0.018、0.027、0.036、0.045kN·m)、不同填料方式(1/4填料、1/3填料、1/2填料、满填料)、不同夯锤锥体角度(0°、30°、60°、70°、80°)3个独立影响因素及其组合变化对成墩形状的影响。结果表明：墩径随置换深度的变化曲线以最大墩径埋深为分界点,其上满足二次多项式分布规律,其下满足线性递减规律。夯击能与置换深度总体上呈正相关关系;锥体角度与置换深度呈负相关关系;锥体角度与夯击能对墩体直径的影响较小;夯坑填料方式对墩体直径的影响显著,与墩体扩径系数呈正相关关系。     

动力夯实法处理湿陷性黄土的微观机理

利用取自山西的湿陷性黄土,模拟动力夯实现场试验,设计不同夯击次数的模型试验,得到随着夯击次数的增加,土样的密度、强度参数逐渐提高,湿陷性系数逐渐降低的变化规律,但当夯击次数大于8次时,土样竖向变形、密度、内摩擦角和粘聚力均趋于稳定,且湿陷性系数小于0.015。另外,对不同夯击次数下的土样进行SEM(扫描电镜)微观试验,编制SEM图像分析程序,经定性分析得到:随着夯击次数的增加,中小孔隙含量越来越大;夯击前土样等效孔径16μm以下的孔隙占92.6%,大于16μm的大孔隙占7.4%,小于4μm的小孔隙占66.9%。10次夯击后,土体中几乎不存在等效孔径大于16μm的大孔隙,而等效孔径小于4μm的小孔隙占81.8%。经定量分析建立了夯击次数与平面孔隙率、平均等效孔径之间的量化关系。从而建立了湿陷性系数与平面孔隙率和平均等效孔径的量化关系。     

天津滨海新区典型软土地基强夯法有限元分析

针对中国天津滨海新区典型软土地基强夯法适用效果进行了有限元分析。采用有限元计算分析软件ABAQUS的显式分析模块,建立夯锤对土体冲击作用分析模型,计算分析获得冲击过程地基表面的接触力时程,将其作为强夯数值模拟的荷载输入模型,运用有限差分软件FLAC 3D对天津滨海新区典型软土地基土体进行了单点多次夯击分析。结果表明:随着夯击次数的增加,单点夯击沉降量不断减小而累计夯击沉降量逐渐增大,8次夯击后累计夯击沉降量趋于一个稳定值;强夯作用后土体的孔隙水压和土体竖向应力呈半球状分布,在埋深方向上先增大后减小,在埋深5 m处孔隙水压和竖向应力已很小,单点多次夯击最有效影响埋深大致在5 m范围内;该研究结论对相关的强夯工程具有一定的参考价值。     

砂土地层墩基础承载性能室内模型试验研究

对砂土地层墩基础分别开展了竖向荷载和水平荷载作用下的室内模型试验,分析了墩基础的位移、变形特征,探究了砂土地层墩基础在不同荷载作用下的承载性能.结果表明:墩长和墩径的增加均有助于提高单墩竖向和水平承载力,其中,墩径的增大较墩长的增长对单墩竖向承载力的影响更为显著;在水平荷载作用下,墩身弯矩呈两端小、中部大的分布特征,最...     

强夯法加固煤矸石地基动应力模型试验研究

通过强夯法加固煤矸石地基物理模型试验,用 DH5939 动态应变仪完整地记录了强夯每一击作用下煤矸石地基中的 动应力 ,系统地研究了不同夯击能和夯击次数作用下不同深度煤矸石地基动应力的分布特征及其衰减规律。结果表明,在强夯冲击荷载作用下,动应力为单一的波峰,沿夯锤不同深度的动应力达到峰值具有明显的时滞性。强夯动应力在水平方向的衰减速度比竖直方向快,竖直方向的影响范围比平方向大。在相同的夯击能作用下,动应力峰值随深度衰减很快,近似呈负幂指数规律衰减。另外,对不同的测点,在夯击能一定的条件下,随着夯击次数的增加,有效加固范围内的动应力增加明显,但在 3 ～ 6 击后基本稳定。研究为精确模拟分析强夯加固机理提供了有效途径。     

煤矸石地基在强夯冲击荷载作用下的物理模型试验研究

 为了研究强夯法加固煤矸石地基的加固效果,了解强夯过程中不同深度处动应力分布规律,测定不同夯击能的有效加固深度,进行室内模型试验研究。用DH5939动态应变仪采集不同夯击能、不同击数、不同测点位置煤矸石地基中的动应力。试验结果表明：单击夯沉量随夯击次数的增加而减小。在夯击次数相同情况下,单击夯击能越大,夯沉量也越大。在强夯作用下,动应力主要为单一的波峰,没有明显的第二波峰,作用时间极短,动应力达到峰值所需的时间明显小于衰减时间。沿夯锤不同深度的动应力达到峰值具有明显的时滞性,在同一深度,随着夯击能、夯击次数的增加,动应力也相应增加。另外,强夯后煤矸石地基的物理力学特性指标如压实度、黏聚力等较夯前有较大提高,夯击能越大,提高幅度越明显,夯击能相同时,距夯点位置越近,提高幅度越明显。满足实际工程需要的最佳夯击能约为3 000 kN•m,最佳夯击击数为7～9击。该成果不仅适用于强夯法处理煤矸石地基,对其他松散易碎介质如建筑渣土的强夯地基加固也有一定的参考价值。     

强夯法加固堰塞坝料的室内模型试验研究

为丰富堰塞坝开发利用理论，指导堰塞坝浅层密实加固处理工程，基于相似定律对堰塞坝料进行了不同能级的室内强夯模型试验，综合采用宏-细观方法分析了强夯能量引起的动应力发展和传播规律、内部变形规律、颗粒破碎和加固效果等。试验结果表明：随着夯击次数增加，由于堰塞坝料密实度提高、颗粒重排列、破碎及填充的叠合效应，夯锤有效加固范围内的动土压力峰值整体呈波动上升趋势。强夯过程中能量逐渐从表层传递到深层，同时强夯能量随深度具有较大的耗散，动应力峰值随深度呈现快速衰减的趋势。由于风化严重，强夯引起了明显的颗粒破碎现象。强夯对松散宽级配堰塞坝料的加固效果明显，不同能级强夯后其锥尖阻力大幅提高，但夯击能超过一定数值时，增大夯击能对加固效果提升有限。基于本次易贡堰塞坝料模型试验，最佳夯击能约为6000 kN·m。     

水位降深对真空降水联合强夯处理公路地基的影响研究

结合上虞地区某公路软土地基处理工程,选取两块具有代表性的试验场区,采用真空降水的方式将两试验场区水位降至不同深度处,进行现场对比试验研究水位降深对地基联合加固的影响。通过对比试验分析不同水位降深下,夯后土体的沉降及孔压增长、消散规律;同时对不同水位降深场地进行现场原位试验,对比研究其加固效果。得出结论:水位越高,夯后超静孔隙水越难排出,单位夯能引起的地面沉降量越小,且有效夯击次数减小,孔压消散时间增长;随水位降深提高,6m径向范围内加固效果显著提升,地基有效加固深度增大。因此,增大水位降深可有效提升加固效果,减小夯后时间间隙,可为类似深厚饱和粉土地基的加固处理提供借鉴。     

路桥过渡段填料中动荷载传递特性

为研究动荷载在路桥过渡段级配碎石填料中的传递规律,在路桥过渡段填筑过程中分别布设了3层土压力盒,各层均按梅花形布设,对压路机往返压实过程与液压夯夯击过程中各点应力进行实时监测,分析了压路机的振动荷载与液压夯的冲击荷载在同一填筑平面的传递特征; 进一步将竖直方向的各层测点元件拟定为对应的荷载传递路径,以此分析了各条路径中动荷载竖向传递规律。结果表明:填料的压实或夯击遍数直接影响动荷载的传递特性,随着压实或夯击遍数的增加,压力盒测得的应力值逐渐增大; 随着夯击遍数的增加,同一深度处填料的相对应力增加量均呈台阶状递增; 压路机与液压夯产生的动荷载在填料中的荷载衰减量随着深度增加逐步递减; 填料经过压路机与液压夯的6遍压实与夯击后,同一深度处的冲击荷载增加量为振动荷载增加量的4倍左右,液压夯处理路基填料的效果尤为显著; 试验结果为今后级配碎石填筑路桥过渡段提供了现场测试方案,为后续施工提供了理论指导,使现场测试环节更加完善。     

强夯碎石墩复合地基在高速公路软土路基中的应用

对强夯碎石墩的有效加固深度、夯击能、夯击次数与遍数、间隔时间、夯点间距等设计计算参数的选择进行了分析研究,并将其应用于某工程实例。检测结果表明,该处治方法能够满足工程要求,相关经验可为同类工程提供借鉴。     

强夯+强夯置换法处理淤泥质土及上覆厚层填土试验研究

结合某国际机场二期扩建工程货运区地基处理工程,探讨了地基处理设计方案,选取了大面积地基处理前有代表性的区域作为地基处理试验段。通过夯沉量观测、地表平均沉降量观测、标准贯入试验、重型动力触探试验、载荷试验、最大干密度及进干行密分度区试处验理,、室夯内击土能2工5试00验、4、0工00后k沉N·降m观的测有等效手加段固,深分度析可了分强别夯+按强4、夯7置m采换用法的,置加换固墩效体果的,填建议料强应考夯虑法应其按压地缩及层骨分布料及在处挤理密厚过度程的横向扩径,并通过试验确定增强体最佳填料方量。     

红砂岩风化土在侧面刚性约束条件下满夯冲击作用效应

采用改装的击实仪对赣南地区红砂岩风化土进行室内满夯冲击试验,通过预埋带有编号的钢珠测试土体的水平和竖向位移,采用自制环刀取土测试不同位置土体的密度变化.试验结果表明,满夯在侧面刚性约束条件下：越靠近击实筒圆心处,竖向位移增大幅度的均匀性越好,且随着深度的增大而减小的幅度与深度的大小近似成反比关系;夯击后任意位置处的红砂岩风化土颗粒没有发生水平位移;测点离击实筒圆心距离越小,密度随总夯击能增大的幅度越大,反之增大的幅度越小.     

强夯加固粉土地基地面振动衰减规律研究

为研究强夯加固粉土地基地面振动衰减规律并确定强夯影响范围,依托济南-东营高速公路工程,对不同夯击能强夯加固粉土地基地面振动的速度幅值及振动频谱进行了现场测试,并基于测试数据通过量纲分析推导了强夯加固粉土地基地面振动衰减规律的计算公式。研究表明:(1)地面振动速度随距离增加呈现出不同的衰减区;(2)单击夯击能越大,强夯施工对邻近环境不利影响的范围越大,单击夯击能相同时夯击次数越多,对邻近环境影响范围越大;(3)地面振动衰减与夯击能和夯锤面积相关,随夯检距离呈负幂函数衰减,量纲分析推导出粉土地基地面振动衰减公式,经验证是合理的。     

桥台背路基受强夯振动力作用时桥台的变形特性

结合模型试验、现场试验及有限元分析结果 ,研究了强夯处理桥台背路基时桥台在振动力作用下的变形规律 .提出了桥台的水平位移自桥台顶部至底部逐渐减小 ,最大水平位移出现在桥台顶部 ;水平向瞬时位移随夯击次数的增加呈波动变化 ,达到一定击数后逐渐减小 ;随着夯击功能的增大 ,水平向与竖向瞬时位移的比值呈减小变化规律 .     

超高能级强夯处理低含水量湿陷性黄土原理研究

通过击实试验,进行了击实功对最佳含水量和最大干密度的影响分析和不同强夯能级、施工参数的单位土体击实功和轻型、重型击实试验的单位土体击实功的分析比较,探讨了超高能级强夯处理低含水量湿陷性黄土的原理。试验证明,夯击功能越大,干密度越大,而相应的最优含水量越小;在一定夯点间距下,夯击能级越高、夯击数越多,土体所获得的夯击功能越大;超高能级强夯所达到的夯击功能,已超过了重型击实试验的击实功能的近一倍,将超高能级强夯用于处理低含水量的湿陷性黄土是可行的。     

基于ADINA的某围填工程地基强夯施工模拟及技术优化

针对南方沿海滩涂土质特点,使用ADINA软件对某围填工程在不同强夯参数下地基强夯处理进行了数值模拟和影响分析,分别计算了不同夯击能下强夯影响深度,得到了最佳的夯击能,并与规范计算的夯击能进行了比较,两者较为接近,表明模拟计算结果有一定的可靠性。使用最佳的夯击能,计算了不同夯击次数下夯锤底部的沉降量,与实测结果进行比较,两者较为吻合。有限元模拟计算表明,在强夯过程中夯坑周围会出现隆起,隆起量与夯坑距离成反比,有限元模拟计算了强夯处理后地基的工后沉降,结果表明地基稳定性得到了较大增强,工后沉降满足设计要求。     

非饱和粘土在冲击试验下变形特性研究

目前对于非饱和土地基的强夯理论研究相对较少,主要以经验为主,加固效果总体较好,但其强夯机理以及技术的发展与改进仍需进一步的完善。针对这一问题,自行设计模型试验,对冲击载荷下非饱和粘土的变形特性进行研究。研究结果表明:相同冲击能量作用时,单击夯沉量不同,随着夯击次数的增加而减少;不同冲击能量作用时,夯坑深度随冲击能量的增加而增大。由此看来,冲击能量、夯击次数等对变形特性都有显著影响,因此在工程实际中,不能单一增加某一个参数,而应该综合协调,取最佳能量组合。     

三轴冲击荷载作用下红黏土的力学性状

 利用室内动三轴试验系统来研究冲击荷载作用下红黏土的变形和强度特性,包括重塑土样在不同冲击应力、不同围压、不同冲击次数下的试验。研究结果表明,经受过冲击荷载作用的土样的应力–应变关系曲线一般随冲击次数的增加而升高,即表现为强度的增大;随围压的增大,通过增加冲击次数而提高土样抗剪强度的效果更为明显,亦即在实际工程中,增加每个夯点的夯击次数对加固深层地基土的效果更为显著;在试验围压范围内,随冲击应力增大,土样的强度值相应增大。     

红砂岩碎石土高填方路基强夯加固时的动应力扩散及土体变形试验研究

利用4种不同的夯击能量（840,960,1 080,1 200 kN.m）对红砂岩填土路基分别进行动应力扩散和夯后路基的沉降试验研究。试验结果表明：强夯对红砂岩填土路基的加固效果明显,动应力在水平方向上的有效加固宽度从2～3 m变化至3～4 m,在竖直方向上的有效加固深度从3.5～4.0 m变化至5.0～6.0 m;随着夯击次数的增加,动应力在有效加固范围内的增加亦更加明显,但在3～5击后基本稳定;4种夯击能量在土体中产生的变形为4.0～6.0 m的变化比较显著,但当深度超过6.0 m的之后,产生的沉降量就几乎相等,而且在不同夯击能量以及在不同夯击次数下,其最终的下沉位移在5.5 m处都为5.0～7.0 cm,因此这4种夯击能量在红砂岩碎石土高填方路基中的有效加固深度基本上都在4.0～6.0 m之间。这些试验成果可为以后同种条件下的山区公路加固提供参考。     

第三方载荷作用下埋地输气管道动力响应的数值模拟

强夯是导致埋地输气管道第三方破坏的主要载荷形式之一.强夯下埋地输气管道动力响应问题的本质是夯锤-土-埋地管道组成的体系在冲击荷载下的整体动力响应.利用LS-DYNA有限元商业软件,基于非线性动力学基本理论和动态算法,在半无限土介质中,通过对动力参数和接触参数的合理设置,在验证某工程实例的基础上,选取适当的本构关系,从夯击能量的大小、夯锤和管道之间的间距和管道表面复土深度三个方面对强夯冲击荷载作用下埋地输气管道的动力响应问题进行了数值模拟研究,得出了埋地输气管道在夯击荷载下的动力响应规律.结果表明,采用数值模拟方法对研究强夯冲击荷载作用下埋地输气管道的动力响应是可行的,其计算结果对埋地输气管道的风险评估、设计和施工具有一定的参考价值.