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。     

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。     

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。     

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。     

强夯法在皖江软土路基处理中的应用

软土路基因其土层分布复杂,物理力学性质差异较大,加固路基土体成为市政道路处理的迫切需要。依托皖江城市带市政道路处理工程,分析了各遍强夯下的加速度效应及夯坑沉降规律,并用荷载试验评价了强夯路基的处理效果。研究结果表明,峰值加速度受夯点距离的影响,在近距离处峰值加速度较大,且衰减较快;随着距离的增大,其值逐渐减小,且衰减量较小,地表加固距离大约为30m,竖直方向加固深度为6m左右;夯击次数对夯沉量有重要影响,超过一定击数后,土体得不到加固;荷载试验得到了路基承载力特征值120k Pa,超过了其设计承载力特征值。     

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。     

高能级强夯处理抛填路基的有效加固深度

高能级强夯的加固效果显著,应用范围越来越广泛,有效加固深度是评判加固效果和确定强夯方案的重要指标。以10 000kN·m高能级强夯加固某抛填路基工程为背景,采用FLAC 3D有限差分软件进行单点多次夯击的强夯数值模拟,以夯击后的应力为标准来计算有效加固深度。结果表明:随夯击次数的增加,有效加固深度先增大后稳定,6击后有效加固深度的增幅极小。经正交试验和极差分析得到土体参数对强夯有效加固深度的敏感性排序。落距和锤重与有效加固深度呈正相关关系,锤径则为负相关关系。锤重对有效加固深度的影响大于落距,在夯击能相同时,重锤低落所得到的累计夯沉量与有效加固深度均更大。提出强夯有效加固深度估算公式,并实现了量纲统一,该公式与模拟结果偏差较小。     

强夯法处理填土地基试验研究

通过对强夯加固填土进行现场试验研究,分析了强夯加固前后地基的物理力学特性和不同夯击能下强夯有效加固深度。得出强夯加固地基存在盲区（距地表50cm左右）,且强夯影响深度可大致分为高加密区、中加密区和低加密区。有效加固深度随夯击能增加而增大,有效加固深度为锤底直径的2．5倍左右。     

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。     

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,...     

模拟路基动力响应的原位激振试验研究

动荷载下路基动力响应规律是研究路基长期动力稳定性的基础。采用自行研制的分离式变频激振器,开展铁路路基动力响应的模型试验,研究不同激振频率、动载水平下铁路路基本体的动力响应规律,掌握石灰改良土+粉质黏土填筑的铁路路基本体的共振频率约为25 Hz,路基表层的振动加速度、动应力随着激振频率的增加而显著增大;弄清了振动加速度、动应力沿深度和水平方向的变化规律,两者在主要影响深度1.5 m处已衰减90%,表明其沿深度方向的衰减速度较无砟轨道路基情况下快,而两者沿水平方向的变化受到应力扩散效应的影响,在浅层水平面会迅速衰减,而一定深度(0.7 m)处反而比较稳定,反映了路基动力响应的空间变化特征。     

强夯加固填土的试验研究与加固机理浅析

结合某地基强夯工程,采用重型动力触探,平板载荷试验与室内土工试验等方法,测试了夯击能,夯后时间对强夯强度和加固深度的影响,初步解释了有效加固深度的概念,提出了目前设计承载力时存在的问题,以及相应的解决办法。     

斜坡式水工护岸强夯效果分析

通过重型动力触探试验,对斜坡式水工护岸进行强夯效果检测,测定了水工护岸土体不同深度的锤击数,得到了土体的密实度,初步对土体进行了力学分层,并分析了潮位对强夯效果的影响,探讨了在高潮位时强夯在土体中的影响深度,以供参考.     

高填方夯实地基桩侧负摩阻力受力性状试验研究

对原为沟壑的场地,经回填全风化泥质粉砂岩形成高填方地基。对高填方地基采用3000kN·m能级强夯预处理后,打设钻孔灌注桩,通过在桩身钢筋笼主筋上安装应力计,在桩身截面和桩周土层分别埋设沉降杆、分层沉降仪,测试桩身轴力、桩身及桩周土层沉降变化情况,得到高填方夯实地基未处理填土层桩侧负摩阻力变化规律。试验结果表明,未处理填土层桩侧摩阻力沿深度呈现“负-正”变化的现象,随着固结时间的增加,端承桩负摩阻力区段大于摩擦桩。端承桩桩侧土层提供的最大负摩阻力约是摩擦桩的1.18~2.56倍,桩周土层密实度对桩侧最大负摩阻力有影响。采用一阶负指数函数拟合得到桩身下拉荷载预测模型,随着固结时间的增加,作用于桩身的下拉荷载趋于定值,作用于端承桩的下拉荷载比摩擦桩高41.2%~55.4%,从控制负摩阻力角度推导出高填方夯实地基摩擦桩桩长设计计算方法。桩身中性点位置均随固结时间增加而逐渐下移,端承桩中性点深度较摩擦桩平均大0.7m。     

强夯法加固风成砂地基的试验研究

结合8000 kN·m能级强夯加固风成砂地基工程实例,通过现场变形监测、标准贯入和深层载荷试验等检测手段,研究了强夯加固风成砂地基的深层土体变形规律、强夯的有效加固深度及加固效果,对比分析了收锤标准对风成砂地基土体变形、有效加固深度和地基承载力的影响.     

瞬态瑞利波法在强夯地基检测中的应用分析

在强夯地基检测工作中,要求对强夯处理后地基的均匀性、有效加固深度、强夯置换墩着底情况等进行检测。本文通过分析瑞利波波速和频散曲线特征,进行强夯地基瑞利波法检测试验工作:采用强夯后的瑞利波分层波速分析强夯后地基的均匀性,通过夯前、夯后瑞利波频散曲线特征分析强夯地基的有效加固深度,通过瑞利波频散曲线特征分析强夯置换墩着底情况并与钻探结果进行对比,试验表明采用瑞利波法对强夯地基进行检测能取得较好效果。     

滨海含软土夹层粉细砂地基高能级强夯加固试验研究

滨海粉细砂场地地基常分布有软土夹层或淤泥包且地下水位较高,地基处理难度大。目前采用高能级强夯加固滨海粉细砂场地的工程案例较少。结合具体工程研究了某地下水位较高且含软土夹层的滨海粉细砂场地上开展的5、8、12、15MN·m能级强夯加固试验。除5MN·m能级强夯试验区外,其余试验区均先采取高能级点夯加固深层土体,然后采用中等能级点夯加固夯点间土,最后利用低能级满夯加固地基浅层。对比分析了夯沉量和强夯前后的旁压、静力触探测试数据,发现夯击7~8击后夯沉量变化明显减小,每遍的单点夯击击数宜控制在8~9;在有效加固深度范围内,土体的旁压模量和静力触探锥尖阻力均明显提升,高能级强夯能有效消除滨海粉细砂的液化势。试验场地内上述各个能级的有效加固深度分别为7.5、9、10.5、10m,在有效加固深度范围内,表征土体相对加固程度的提升系数沿深度大致呈直线下降。现场试验数据还表明,将地下水位降低到距地表以下2.5m有助于提高加固效果;软土夹层的存在会明显影响加固效果及限制有效加固深度的发展,因受软土夹层的影响,场地15MN·m能级强夯的有效加固深度明显偏小。建议在级配不良的滨海粉细砂场地上按照规范JGJ 79—2012中细颗粒土的标准来确定高能级强夯的有效加固深度。     

红砂岩土石混合料高填路基强夯压实试验研究

通过室内直接剪切试验,研究了红砂岩土石混合料在水作用下的强度衰变规律,得到了红砂岩土石混合料,并对高填路基进行了强夯试验研究,试验表明强夯法压实土石混填路基可行,瑞雷面波法测试结果表明强夯法的压实效果良好。