强夯特性的动力有限元分析

0引言强夯是一种深层地基加固方法,在国内外已经得到了广泛的应用。由于强夯是夯锤对土体的高能量瞬态冲击作用,其夯击特性还不甚明了。目前,强夯法仍停留在经验设计阶段[1]。数值方法是对强夯特性进行研究的有效手段,但要建立严格的强夯模型并进行理论计算分析十分困难,特别在边界接触应力的确定上是个难点,而应力边界条件将直接影响强夯计算的结果。根据现场以及试验的结果可以发现,强夯的接触应力为一尖峰,没有明显的第二应力波,因此,一般将强夯的瞬态荷载简化成三角形或正弦形[2]。笔者认为,强夯虽然是夯锤对土体的冲击,但本质上是夯锤与土体的共同作用。因此,把夯锤与土体作为一个整体来研究是合理的,而事先对接触应力进     

击实试验在强夯加固地基中的应用

根据强夯加固地基与室内击实试验的相似之处，用室内击实试验探讨了强夯加固地基中硬壳层的形成机理，得出为了使强夯中得到比较密实的“硬壳层”，夯击过程应该使用先轻锤后重锤的夯击方法，同时应该分多遍来夯击的结论。     

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。     

强夯等效拟静力试验及拟静压力计算方法

强夯处理后的地基承载力如何计算,目前没有设计依据。本文以某吹填土工程地基处理为背景,设计室内强夯等效拟静力试验,提出强夯等效静压力试验的试验条件,即夯锤大小形状相同条件下强夯的夯沉量与夯锤在静压力作用下的沉降相等。通过室内试验验证了强夯等效拟静力试验的可靠性。试验结果表明：强夯各击对应的拟静压力达到或超过地基的极限荷载,随着夯击次数的增加,拟静压力增加,夯锤下地基极限承载力亦增加;随着细粒含量的增加,拟静压力先增加后减少,当细粒含量为30%时,各击的拟静压力达到最大值。本文提出了强夯拟静力法计算方法,可以判断不同终夯标准情况下的地基承载力。拟静压力计算结果是实测结果的0.93～1.23倍,具有较高的精度。     

强夯法填土地基处理有限元模拟研究

以某工程为例,采用大变形通用有限元程序LS-DYNA,对强夯法在该地基处理中的应用进行了数值模拟计算分析。模拟计算结果表明,随着夯击数的增加,土体等效应变逐渐从表层土体向地基深层和四周扩散,土体沉降逐渐增大;在经过4次夯击后,土体沉降可达到夯坑深度为2 m的收锤标准;同时,土体的沉降量呈现出非线性增长趋势,沉降增幅逐渐降低;强夯应力波大致呈现圆弧形在土体中迅速向外扩散传播,应力强度衰减极快,与强夯加固的范围相关;最终对强夯设计方案进行一定修正。     

柱锤强夯在市政道路工程中的应用探析

柱锤强夯采用超深挤密强夯锤、履带式旋转吊机和自动脱钩装置,根据不同的地形选用不同的夯击能,用低能级的强夯可以达到中高能级普通强夯处理效果,该法能同时对深层、中层和浅层松软土质进行处理,可大大提高处理后地基土的承载力和有效加固深度,具有提高地基承载力、减少不均匀沉降等效果。文章结合实例分析柱锤强夯在市政道路工程中的设计与应用。     

用强夯法处理大面积填土地基的实践

本文介绍在460×340m填土2－4m，下卧层为冲积软粘土夹淤泥地层的大面积填土地基上采用强夯法加固净水厂构筑物地基的工程实践，通过试验确定最佳锤重、落距和夯击遍数，并介绍了二年的一的沉降观测数据，证明地基处理效果显著。     

夯锤冲击黄土行程试验研究

 为研究夯锤对地基的冲击机制,探索表征夯锤冲击效能的方法,在黄土地基上开展392 N×2.5 m以及700 N× 1.4 m两组相同能级的强夯模型试验,以模型夯锤为研究对象,得到2组夯锤冲击黄土地基时的加速度时程曲线,并通过数值积分获得速度曲线及冲击行程的位移时程曲线。通过对比后发现,在相同击数下,低落距重锤的加速度峰值虽均比高落距轻锤的小,但重锤的冲击力峰值增加幅度却比轻锤的大;将夯锤冲击行程分为无效行程、夯沉量及地基反弹3个部分,定义夯沉量与夯锤冲击行程的位移计算值之比为夯沉比,得到夯沉比曲线及其表达式,从而用夯沉比来表征夯锤冲击效能。同时认为还可以根据一定标准,利用夯沉比及其曲线确定最优强夯击数,从而为优化强夯设计提供参考。     

湿陷性黄土在强夯作用下的非完全弹性碰撞与冲击应力解析

在考虑夯锤自重的基础上,结合动力基础半空间理论,并基于夯锤与土体的非完全弹性碰撞,导出了强夯夯锤位移、速度、加速度和锤底冲击应力时程关系等一系列解析式。同时利用工程实测数据,对湿陷性黄土地基上夯锤与土体的共同作用进行了研究。研究表明,恢复系数影响夯锤的冲击速度,冲击速度显著影响强夯的冲击应力。     

砂质地基强夯施工质量控制

强夯法是将夯锤提到一定高度后自由下落将地基土夯实,使地基表面形成一层较为均匀密实的硬壳层,从而提高地基承载力,降低压缩性,改善地基性能。结合工程实例,介绍了砂质地基中强夯法施工工艺及施工质量控制要点。     

浅层地基处理技术——重锤夯实在建筑垃圾杂填土地基处理中的应用

本文通过对重锤夯实在大型场地建筑垃圾回填地基处理中应用效果的检验,总结了重锤夯实法对于浅层杂填土地基处理施工工艺、质量标准的相关要求,并简要地对重锤夯实法与强夯法地基处理异同之处进行了对比。     

强夯法施工锤重参数的合理选用

通过对常规方法确定强夯施工参数及下落锤体对地基土体冲力作用的研究，指出在同一单击能量情况下，采用重锤低落距处理地基工程优于轻锤高落距强夯方案。     

强夯法处理吹填砂地基机理分析及应用

结合钦州湾吹砂填海工程,对强夯法的处理吹填砂地基的加固机理进行了分析,并阐述了强夯施工技术参数确定方法,包括有效加固深度、夯点布置和夯点间距、锤重、落距与夯击能、夯击遍数和夯击击数、夯击间隔时间等。     

强夯处理软土地基的应用与效果分析

通过一工程实例,介绍了高能级强夯在饱和软土地基中的应用,采用不同的夯锤和强夯工艺,取得了令人满意的加固效果,并为深厚软土地基的强夯加固处理积累了经验。     

强夯大变形冲击碰撞数值分析

本文采用动力接触有限元法分析了强夯对地基土的冲击碰撞过程。夯击过程中 ,夯点周边地基土存在局部大变形现象。采用无限小应变度量将不能消除刚体位移的影响 ,必须采用大变形理论。为了保证显示算法的网格稳定性 ,计算模型中考虑了侵蚀分析。锤底接触力和夯沉量在计算过程中直接求得 ,模型考虑了夯锤自重 ,能够模拟夯锤与地基土的多次接触分离过程 ,适应于各种复杂的地基土结构。文章最后给出了一个工程实例 ,以验证本文计算模型。     

动力排水固结法软基加固效果数值分析

动力排水固结法是一个瞬态动力响应问题,其复杂性决定了地基土在夯击过程中的特性难以用常规的解析方法进行推证.采用FLAC3D软件对动力排水固结过程作数值模拟,并对动力排水固结法的有效加固深度及加固范围作分析.研究表明,动力排水固结法加固的主要范围是夯锤下方的椭球体区域,表现为竖向压缩,侧向挤压,有效加固深度和加固范围可由数值模拟较准确预测.     

平板载荷试验在路基承载力检测中的应用

依托现场试验工程,对柱锤冲扩桩、水泥土挤密桩复合地基和强夯地基进行了平板载荷试验研究,检验了不同措施的地基处理效果,并为湿陷性黄土区客运专线建设过程中地基承载力检测总结了经验,以指导实践。     

强夯法在公路湿陷性黄土地基处理中的应用

介绍了强夯加固地基的作用机理及适用范围,并结合晋侯高速公路关门至侯马段中采用强夯法处理湿陷性黄土地基及小型构造物基础的具体实践,证实了强夯是处理高速公路地基、小构造物基础的一种有效措施。     

强夯动接触力的碰撞分析与并行优化求解

对强夯法加固地基机理进行数值分析。在土体应变．位移关系上采用大变形假设；在动接触力的计算中，基于碰撞分析理论，提出碰撞系数和地基等效碰撞质量的概念，建立动力形式的接触条件：在整体求解上，根据能量守恒原则，建立能量形式的补充方程，采用优化模型求解，并在优化算法上采用基于网络并行计算技术的复形法。对一具体算例进行了数值分析，得到了地基位移及动接触力在强夯作用时间内的变化规律，为精确模拟分析强夯加固机理提供了有效途径。     

动力排水固结法在广州软土地基处理中的应用

通过分析广州软土地基的特点和地基综合处理的要求,结合现场动力排水固结试验和效果比较,探讨动力排水固结法处理软土-松砂双层软弱地基的原理,研究动力排水固结法在处理软土-松砂双层软弱地基时设计施工参数的选取要求。研究表明正确选择动力排水固结法的设计施工参数,可有效加固软土和其下的松砂。