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。     

湿陷性黄土地基强夯加固模式及加固范围研究

介绍强夯加固地基的模式。假设地基加固区体积与夯击次数及单击夯沉量之间存在一定的对应关系,对前人的强夯加固模式公式进行改进,得到实用的强夯有效加固深度与加固范围的公式;通过8 000,12 000,15 000 kN.m三个高能级强夯处理湿陷性黄土地基实例,建立干密度和单击夯沉量之间的对应关系,计算得到的有效加固深度与检测结果相对比分析,计算的加固范围与设计值进行比较,验证改进后公式的可行性与实用性。     

强夯地基处理夯沉量及夯击能量耗散分析

利用强夯试验的现场数据,建立了单点夯沉量与夯击次数的关系模型,揭示了单击夯沉量随夯击次数的变化规律;基于岩土体变形的结构耗散理论,从能量的角度分析了夯击能对系统的有效进化作用随夯击数的变化规律,并以此解释了夯沉量-夯击数的关系曲线规律,进一步阐明了强夯加固地基的内在机制。     

季节性因素影响强夯效果的对比分析

为研究季节性冻土、地下水位变化对黄泛区地基强夯加固效果的影响,进行了现场试验,对单击夯击能1200k N·m和1500k N·m分别在春、冬季进行强夯试夯,监测并分析了夯点下孔隙水压力、夯沉量及地基承载力的变化规律。研究结果表明:受冻土层影响,冬季强夯有效加固深度、单击夯沉量及累计夯沉量均小于春季,春、冬季强夯有效加固深度修正系数α分别为0.198、0.183;春季地下水位较高,强夯过程中浅层地基易液化;动力触探得到的地基承载力季节性对比不明显,动力触探宜在强夯后一个月进行;春融期后强夯应进行井点降水,冬季强夯应先清除表层冻土。该结论的得出对于指导黄泛区地基强夯施工具有重要的应用价值。     

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。     

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。     

高能级强夯加固湿陷性黄土地基动应力的研究

基于相似原理,通过室内模型试验,研究了湿陷性黄土地基中高能级强夯作用下动应力的传播规律,研究结果表明:(1)在强夯夯击数较小时,低能级强夯的动应力略高于高能级强夯;随着强夯夯击数增加,高能级强夯的动应力明显大于低能级强夯,高能级强夯的优势逐渐显现,其加固效果明显优于低能级强夯;(2)强夯夯击数增加到一定程度后,在地基土某一深度以上,虽然高能级强夯的动应力远大于低能级强夯的动应力,但衰减的速度很快,而在该深度以下,高能级强夯的动应力和低能级强夯的动应力相差不再悬殊;(3)高能级强夯处理过的地基土从上到下可以分为3个区域,即松弛区域、加固区域和弹性区域。     

黄泛区软弱夹层结构地基强夯现场试验

为探究黄泛区软弱夹层地层条件下强夯加固效果,采用4种不同的夯击能在鲁西黄泛平原区进行现场试验,研究了强夯过程中软弱夹层的夯沉量、超孔隙水压力以及强夯前后地基承载力、土质力学性质变化规律。结果表明:超孔隙水压力消散速率非常快,24 h后超孔隙水压力消散90%;强夯加固效果显著,地基承载力最大可提高80%;选择单夯1 800 kN·m夯击能加固经济合理,夯后土体物理性质明显提高;对于黄泛区含有软弱夹层地层结构,可用超孔隙水压力为自重应力10%估算强夯有效加固深度,有效加固深度约为7 m;对比不同夯击能下Menard加固深度公式,在一般夯击能条件下,实际加固深度与Menard加固深度较为接近,在较大夯击能下,Menard公式并不适用;所得结论对该区域地基加固有一定的指导作用。     

强夯动应力的量测及现场试验研究

结合常吉高速公路强夯补强加固路基工程,做了大型的现场试验。在试验路段布置了43个土压力盒,运用动态应变仪记录了强夯动应力的传播和衰减过程,并尝试用动应力的传播与衰减曲线说明冲击波在土体中的传播。试验结果表明:强夯对红砂岩填土路基的加固效果明显,强夯动应力也相当明显,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水平方向大;强夯法加固地基的影响深度远大于有效深度;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3～5击后基本稳定;从动应力等值线图上也可分析出强夯作用时压缩波、剪切波、瑞利波的作用范围。     

强夯作用下土体加固效果研究

强夯法具有操作简单、施工周期短、工艺简单等特点，已在国内外得到广泛应用。为进一步研究强夯法加固地基土效果，利用有限元软件模拟强夯施工过程，考虑夯锤及地基土弹塑性本构关系，分析了在不同的夯击能下，土体的竖向位移、动应力、速度、土体塑性区域变化规律。得出如下结论：(1)在冲击荷载下，土体发生弹塑性变形，土体塑性变形主要从夯锤向下呈一定角度扩散，呈苹果形分布，随着夯击时间增加，塑性变形区域也在逐渐增大；(2)土体竖向位移及动应力随深度逐渐衰减且在空间上呈椭圆形分布；(3)随着夯击能增加，土体加固效果也越好。     

高能级强夯室内模型试验研究

基于相似理论,自行设计了室内模型试验装置,利用该装置对3000kN.m8、000kN.m和10000kN.m能级强夯开展了室内模型试验研究。研究结果表明：强夯的动应力在锤底有变化,夯锤两侧的动应力几乎为零。随着夯击次数的增加,在锤底浅层土体形成应力集中层,在该集中层上,动应力的增幅较为明显;动应力随着深度的增加而衰减,...     

无黏性土强夯加固效果定量估算的拟静力分析法

提出了强夯锤–土接触面"等效拟静力"的概念;从功能原理推导了用土质参数表达的等效拟静力公式;基于压密分布的近似假设,建立了任意夯击击数时的夯坑深度和夯点下不同深度处的相对密度计算公式,进而可确定无黏性土夯后土的设计控制指标(如标准贯入击数)的深度剖面;初步探讨了计算中涉及的若干参数取值;最后,用若干实例对所建立的方法进行了初步验证,结果表明,该方法计算结果与实测结果较吻合。     

强夯振动引起CFG复合地基桩身拉力的模型试验研究

强夯地基处理技术是一种常见、有效的地基处理方法,但由于其施工时的噪音、振动等对周围建筑物和环境的影响而限制了它的作用。本文利用曹妃甸工业区的强夯工程实例,对强夯振动引起周边CFG桩复合地基桩体拉应力进行了模型试验研究,指出最大拉应力出现在桩上部1/3桩长范围内,并提出基于夯击能和夯击距离的桩体最大拉应力的计算公式。     

高能级强夯加固深厚杂填土地基现场试验研究

高能级强夯法是解决深厚杂填土地基承载力不足和工后沉降问题的重要工程手段之一。鉴于现有研究中对深厚杂填土地基的高能级强夯参数、夯实加固特征少有探讨,理论成果、工程经验不足,使杂填土在山区大型填方工程中的推广使用严重受限,以某高填方机场工程为依托,围绕厚层杂填土地基开展了多组现场高能级(12 000 kN·m)强夯试验,揭示了杂填土地基的强夯加固机理并结合多种现场检测试验对夯实效果、夯密特征进行了对比,为深厚杂填土地基强夯参数和夯实检验方法的选择指明了方向。结果表明:卵砾石-深厚杂填土地基在12 000 kN·m高能级强夯作用下,土性明显改善;在“主夯16-加固夯14-满夯5”单点夯击次数下浅表卵砾石层的夯实、整体地基土层均匀性的改良以及工程节支方面明显优于“主夯10-加固夯12-满夯3”强夯方案;存在最佳单点夯击次数,当夯击数超过这一数值时,额外的夯击对地基土性改良不利;杂填土地基由于成分复杂、空间高度不连续,现场波速试验不适用于此类地基土层质量的检测;受土性影响,杂填土地基夯密收敛标准略高于行业规范中的一般规定,为满足场地地基密实度要求,厚层杂填土地基强夯工艺须满足最后两击平均夯沉量不大于0.1 m、浅表卵砾石垫层固体体积率不小于85%、夯后杂填土密实度为密实及以上。最后,结合试验结果对强夯方案进行了优化,得到了深厚杂填土地基高能级强夯处理的推荐参数和现场检测方案。     

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。     

三维动静组合加载含水煤样强度特征试验研究

为探讨含水煤样动静组合加载下的力学特征,利用改进split Hopkinson pressure bar(SHPB)和RMT–150试验系统对自然和饱水7 d煤样进行了三维动静组合加载、三维静载对比试验。结果表明:三维静载试验中,自然煤样峰值强度变化幅度为10.49%,饱水7 d煤样峰值强度变化幅度为59.98%,饱水强度软化系数为0.81;三维动静组合加载试验中,轴压强度低于单轴静载煤样强度的55%时,饱水7 d煤样的动态强度高于自然煤样动态强度,饱水7 d煤样比自然煤样动态强度分别提高了7.85%~18.44%(围压4 MPa)和8.71%~19.84%(围压8 MPa);不同围压相同轴压试验中,自然和饱水7 d煤样的动态强度随着围压增大均呈增大趋势,饱水7 d煤样动态强度增加幅度比自然煤样动态强度增加幅度大,表明饱水煤样对围压变化的响应较强。揭示饱水对煤样的强度影响较显著,但应变率起到控制作用,中或高应变率条件下裂隙水与裂隙耦合形成较大刚度,三维动静组合加载饱水煤样动态强度呈增高特征。     

强夯法地基处理浅析

对强夯法处理地基的一些问题进行了探讨 ,包括有效加固深度、夯击能量级别、夯点位置等内容 ,指出强夯法在某种程度上比其它地基加固方法更为广泛和有效     

强夯加固曹妃甸吹填地基振动影响范围的模型试验研究

结合曹妃甸工业区强夯产生振动破坏的工程实践,自主研发强夯振动监测的大型模型试验台,通过两个方面确定强夯振动影响范围:首先,对强夯产生的振动加速度时程进行研究分析,得到水平加速度在吹填地基中的衰减规律及衰减计算公式,根据振动加速度小于0.1g时,建筑物基本是安全的,确定曹妃甸地区不同夯击能下的振动影响范围;其次,根据实测CFG群桩模型中单桩的受力情况,拟合得到桩身最大拉应力与夯击能和距夯点距离的关系式,进而根据混凝土的极限拉应力确定强夯振动影响范围。