强夯法中几个问题的室内模型试验研究

通过强夯的室内模型试验,研究了夯锤质量、夯锤底面积与加固效果之间的关系,得出在夯击能相同条件下,锤越重其加固效果越好等一系列有益的结论。     

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。     

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。     

沿海碎石回填地基上高能级强夯系列试验对比研究

针对沿海下卧软弱夹层、高地下水位的厚层碎石回填地基,开展了3个试验区的强夯系列试验与对比研究。试验区A:14000,10000和8000 kN.m能级单点夯试验;相同能级(6000 kN.m)、不同压强夯锤对比试验,即34 kPa(18 t),50 kPa(25 t)和90 kPa(46 t)夯锤单点夯。试验区B:12000 kN.m能级强夯群夯试验。试验区C:15000 kN.m能级强夯群夯试验。通过现场圆锥动力触探试验、标准贯入试验与钻孔取样室内土工试验,对同一能级强夯前后、不同能级夯后的地基承载力进行对比分析,给出了沿海复杂地质条件下碎石回填地基上不同夯击能的有效加固深度及梅纳深度公式的修正系数,为同类地区高能级强夯工程的设计、监测与检测提供了参考。     

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。     

灰土挤密桩法和强夯法处理湿陷性黄土地基的效果对比

为研究不同方法对湿陷性黄土地基的处理效果,结合平阳高速公路建设实例,介绍了灰土挤密桩法和强夯法在湿陷性黄土地基处理中的应用,并且通过室内试验分析比较地基加固前后的物理力学指标变化值,对单击夯击能为1 000,2 000kN·m的强夯法和灰土挤密桩法处理湿陷性黄土路基的效果进行了对比.结果显示,这两种不同能级的强夯处理和灰土挤密桩法都可以提高土体的物理力学性能、消除湿陷性,且2 000kN·m单击夯击能的强夯处理效果最佳,灰土挤密桩法效果次之,1 000kN·m单击夯击能的强夯处理效果最不显著.     

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。     

基坑底强夯对侧壁稳定性影响的数值模拟研究

为降低强夯施工风险并评估其造成的影响,对某工程基坑侧壁稳定性受强夯振动的影响进行数值模拟。结果表明:随着夯击能和夯击次数的增加,在侧壁底部首先出现塑性区,随后顶部向基坑内滑移并带动土钉发生旋转;夯击能为500kN·m以下的强夯施工不会对基坑的稳定造成影响;当夯击能大于1 000kN·m时,随着夯击次数的增加,基坑侧壁会整体向坑内滑移。通过模拟结果可进行指导施工,并对基坑侧壁稳定性进行有效控制。     

橡胶气囊在地基强夯加固中的隔振效果及 隔振参数优化

通过强夯室内模型试验研究橡胶气囊的隔振效果并对其隔振参数进行优化; 采用单因素分析方法,依次开展不同隔振宽度、隔振距离、隔振长度、隔振深度的橡胶气囊室内模型试验; 通过检测隔振板两侧质点振动最大加速度分析橡胶气囊隔振板的隔振效率,研究不同隔振参数对橡胶气囊隔振效率的影响规律。结果表明:1 500 kN·m夯击能下橡胶气囊具有良好的隔振效果; 隔振宽度对橡胶气囊的隔振效果基本没有影响; 当振源与两传感器测点的距离相同时,隔振距离对橡胶气囊的隔振效果也基本没有影响; 隔振长度在12 m范围内和隔振深度在6 m范围内对橡胶气囊的隔振效果影响较大,且二者超出各自范围后隔振效果增加不显著; 隔振深度对橡胶气囊隔振效率的影响程度要高于隔振长度对橡胶气囊隔振效率的影响程度; 1 500 kN·m夯击能下橡胶气囊隔振的最佳隔振参数为隔振长度12 m,隔振深度6 m,隔振宽度和隔振距离根据现场条件确定; 通过强夯现场试验验证了1 500 kN·m夯击能下橡胶气囊的隔振效果优于碎石填充沟的隔振效果,且橡胶气囊的隔振效率约为空沟隔振效率的95%左右; 相关成果可为地基强夯加固振动控制技术的应用提供参考。     

强夯的物质点法模拟及其能量转化规律分析

提出大应力范围内的密度相关土体本构模型,适用于分析强夯等作用下的土体变形问题。对刚柔接触算法进行了修正,用物质点法结合提出的本构模拟了强夯过程。与其他数值模拟将荷载假设为三角形应力波作为输入荷载不同,通过输入夯锤与土体的碰撞速度实现加载。模拟结果与承德机场4标段某处试验数据进行了对照,吻合较好。提出强夯过程中的能量转化率的概念,对能量转化的规律进行了研究,为研究强夯问题提供了新视角。模拟分析表明,能量转化率的提高不总意味着每击夯沉量的提高,因为能量在较大范围的扩散可能导致高能量转化率下的低夯沉量;剪切变形过程中吸收较多的塑性应变能,可能会使体积压缩变形吸收的塑性应变能向局部集中。通过数值模拟还发现,重锤低落时的能量转化率高于轻锤高落,一般可产生更大的夯沉量。     

10000kN·m高能级强夯振动加速度实测分析

通过在沿海某碎石回填地基上成功实施的10 000kN.m高能级强夯系列试验,为10 000kN.m高能级强夯的设计、监测和检测提供了依据。根据对试验过程中地面振动加速度的监测分析,得到了碎石土地基上10 000kN.m强夯施工时的加速度衰减方程和传播特点,可用于分析高能级强夯地基处理的环境效应。     

强夯加固湿陷性黄土地基的平板载荷试验研究

对国内最大的黄土塬地区湿陷性黄土分别采用3000kN·m,8000kN·m,12000kN·m能级强夯进行加固,分别通过平板载荷试验对加固处理后的地基进行浸水载荷试验与不浸水载荷试验检测,对比分析得到一些有价值的参数和数据,并为大面积施工提供一些建议。     

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.     

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。     

高能级强夯在填海造陆地基处理中的应用

对拟建大型油罐的抛石填海造陆地基进行8000kN·m～12000kN·m高能级强夯地基处理,详细描述了地质条件、设计施工等参数,通过对油罐区内外动力触探试验、瑞利波试验、平板载荷试验检测等来检验强夯加固抛石填海造陆地基处理效果,可供类似工程借鉴。     

强夯法在湿陷性黄土地基处理中的应用

对6000,8000kN.m能级强夯处理湿陷性黄土地基的设计、施工、检测进行全面研究,通过对夯前、夯后标贯击数、干密度、湿陷性系数、压缩系数、承载力、沉降量等参数的分析,得出强夯处理效果以及有效加固深度。     

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。