强夯冲击荷载作用下山区填土地基的应力与位移分析

利用ABAQUS有限元软件,建立了计算分析模型,对重庆山区典型填土地基的强夯应力、位移进行了模拟分析,指出在相同的夯击能下,夯锤重量越大,其接触土体时产生的应力呈降低的趋势,最大夯沉量以及夯后土体回弹量呈增加的趋势,夯坑隆起量变化不大;采用重锤低落距的强夯效果优于轻锤高落距。     

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。     

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。     

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。     

强夯置换中碎石运动机制和成墩过程的数值模拟

关于强夯置换碎石墩形成机理（特别是碎石运动和动态成墩过程）的数值模拟研究较少。之前的数值模拟研究往往将碎石垫层视为均匀的连续介质进行分析,偏离了碎石体的物理实质。将碎石分为个体分散接触进行了建模,对单次夯击和连续多次夯击过程中碎石体的变形成墩过程进行了数值模拟。分析结果表明：将碎石垫层视为分离的碎石个体进行模拟可展现强夯置换中碎石墩的形成过程及其变形机制;强夯置换过程按时间顺序可分为夯锤与碎石的能量传递和碎石垫层之间的应力波传播过程、碎石垫层接触软土后的整体变形、夯锤二次冲击碎石结构重分布、稳定结构的碎石与夯锤共同运动4个阶段,并分别阐述了各阶段的具体原因和作用;从铅垂方向排列碎石的水平运动分析了整体成墩的原因。通过对连续夯击过程的数值模拟,获得了夯锤运动状态、能量释放时间变化规律,数值模拟得到的夯锤运动位移、速度、加速度与试验观测结果比较吻合。     

锤重参数对强夯加固效果的影响分析

通过场地试验,从单击夯沉量、总夯沉量、有效加固深度、总夯击能量利用率、处理后土体的物理性质指标等方面,综合分析了强夯试验数据,得出重锤低落加固效果优于轻锤高落。     

基于帽盖模型的强夯地基应力–应变特征与有效加固范围分析

为了揭示强夯过程中土体应力–应变特征和加固范围发展规律,基于帽盖模型建立二维有限元动力分析模型,通过子程序二次开发实现土体模量等参数随夯击次数的变化。基于该数值模型,首先获得强夯过程中主应力–偏应力(p-q)平面内土体的应力路径和竖向与水平向的应力–应变关系,结果表明土体帽盖面随着强夯压密而逐步扩大,但不同区域土体的加固过程因其应力–应变关系的不同而又有所差异:夯锤正下方土体的加固以竖向压缩变形为主,竖向应力在加固中起主导作用,但浅层土体因侧向惯性导致侧向挤密明显滞后于竖向压密,而较深处的土体侧向惯性作用不再明显,表现为三向压密同时发生;夯锤以外的土体以侧向挤密为主,水平向应力起主要作用。随后,采用偏应力峰值点与前一击帽盖面的相对位置定量表征强夯加固效果,峰值点位于前一击帽盖面之上时,土体屈服硬化;反之,土体得不到压密。最后,对比发现以90%压实度确定的有效加固范围保守于以5%相对密度增量确定的结果,同时提出砂土有效加固范围的计算公式,对类似工程实践提供一定的参考。     

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     

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。     

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。     

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,...     

强夯法处理软弱地基的数值模拟

强夯法是一种有效的地基处理方法。这种方法通过控制高能量的夯击达到处理的目的，其处理效果随着土性和夯击能量的变化而变化。采用刚体冲击地基模型对强夯法进行模拟，分析了强夯法的加固深度及夯坑深度在不同的落距、锤重和土体弹性模量下的变化。     

填石路基动力夯实离散元数值分析

本文意在使用数值计算方法分析填石路基动力夯实效果及施工设备参数优化问题。以液压夯实技术为例,基于碎石土孔隙率的变化使用二维颗粒流离散元方法对填石路基动力夯实问题进行计算分析。基于夯击前后填石材料孔隙率的改变,讨论了不同夯锤重量、不同夯锤下落高度及不同夯锤提升时间3种情况下路基的动力夯实效果及动力夯击的有效影响深度。由计算结果的对比分析可知,增大夯锤重量和提高落锤高度均可有效增强动力夯实效果及增大夯击的影响深度;增大提锤时间只能小幅提升填石路基的动力夯实效果,而对动力夯击的有效影响深度影响不大。液压夯实技术适合选用改变锤重方案来增强动力夯实效果以及增大夯击的影响深度。     

关于强夯置换深度估算公式的评价及改进

在强夯置换加固工程设计中,置换深度往往是设计者最为关心的一个设计参数。针对目前用于估算强夯置换深度公式所存在的问题,考虑单锤夯击能、夯锤直径及土质条件3个因素对置换深度的影响程度,建立了具有更好拟合精度的估算公式模型,并采用非线性最小二乘法获得了最优拟合参数,通过实际工程的测量成果验证,所建立的估算公式具有更好的拟合精度,对此类工程的设计具有一定的指导意义。     

强夯振动主控因素研究

强夯施工过程中的剧烈振动会影响周围的居民以及建筑物,因此,必须充分考虑强夯振动的主要影响因素以确定合理的施工安全距离,基于某站场地基处理实际工程,建立了强夯施工的有限元模型,以强夯最后一击地表振动速度为评价指标,针对强夯的安全距离和振动的主要影响因素,结合敏感性分析方法,分析了多个相关因素对于安全距离的影响,结果表明土体的性质的影响更大,笔者认为在保证夯击效果的前提下,宜采用轻锤高落距的组合形式,可以在一定程度上减小强夯的振动影响。     

高能级强夯法在地基加固处理中的应用与探讨

通过高能级强夯在地基加固工程中的应用实例,研究了强夯参数的确定。对高能级强夯的锤底接地静压力、夯点间距以及有效加固深度分别进行了探讨,并给出了夯点间距公式,可供今后的工程实践参考使用。     

黄河冲洪积土强夯作用下孔隙水压力增长与消散规律

黄河下游冲洪积土以粉土和粉质粘土为主，在夯击能作用下孔隙水压力表现出不同的增长与消散规律。以粉土为主时孔隙水压力增长与消散速度都比较快，适合用强夯的工法进行加固；以粉质粘土为主时，孔隙水压力的增长与消散速度相对较慢，在应用强夯法时，应考虑用低能量、长间歇时间的方法。     

基于能量法的强夯频域分析

强夯分析一般基于时域,利用能量方法,在频域中对强夯作用下地基动力响应进行研究与计算。由于地基模态密集,提出以能量响应信息的收敛作为模态截断的判断指标,建立能量范数和能量判据,计算强夯动力响应的模态截断阶数。根据能量方程研究强夯过程中地基应变能和动能的响应规律,研究结果表明大量的夯击能都转变为波动能量,可以认为除了表层土直接受夯锤的冲击力作用外,深层土主要是受波动影响。     

超孔隙水压力监测在大夯击能强夯中的成果分析

分析强夯最佳夯击能以及强夯间歇时间的确定方法,并讨论超孔隙水压力在大夯击能强夯中的变化情况.工程应用结果表明,强夯工程影响深度约为11.0 m,强夯有效加固深度为9.0m.     

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。