强夯作用下边坡动力响应模型试验和数值模拟

针对坡顶强夯动力作用下边坡地基加固机理问题,开展了室内模型试验和数值模拟研究。在试验中控制锤重和落距,分组测试在强夯过程中天然边坡的变形特性和动力响应特性,结合夯击塑性区概念解释强夯过程中的加速度变化机理,并结合数值模拟对试验结果进行进一步讨论。结果表明：夯击落点中心形成椭圆形有效加固区域,夯击对土体振动的有效影响半径小于3倍锤径;夯沉量与加速度值在最初3次夯击后趋于稳定;在相同强夯能级下,锤重对夯击点夯沉量的影响较落距更为显著,即“重锤低落”优于“轻锤高落”;坡顶夯击主要影响坡顶安全性,造成坡顶和坡中的水平位移显著增加,对坡脚影响较小。研究成果可为边坡地基加固方案设计及施工工艺控制提供参考依据。     

强夯参数对夯击效果影响的室内模型试验研究

为了研究强夯法的加固机理和强夯过程中土体的变形规律,专门设计了半模试验箱和用于测试动应力的微型土压力盒,采用半圆形夯锤,进行强夯法加固粉土地基室内模型试验.分析夯击次数、落距、能级和锤径等参数变化时,土体内部动应力和位移的变化规律,研究各种参数变化对强夯加固效果的影响.试验结果表明:在能级一定时,单击夯沉量和影响深度随着夯击次数的增加而逐渐减小,累积夯沉量和影响深度随着夯击次数的增加而逐渐增加;在不同能级作用下,随着落距的增大,影响深度总体是在不断地减小;夯坑深度和影响深度都随着能级的增加而逐渐增大,影响深度与夯坑深度比值介于3～4之间;影响深度随着锤径的增大而减小,影响宽度则随着锤径的减小而有所增大.     

Model Test Study on Impact Parameters'Influence on Tamping Effect

为了研究强夯法的加固机理和强夯过程中土体的变形规律,专门设计了半模试验箱和用于测试动应力的微型土压力盒,采用半圆形夯锤,进行强夯法加固粉土地基室内模型试验.分析夯击次数、落距、能级和锤径等参数变化时,土体内部动应力和位移的变化规律,研究各种参数变化对强夯加固效果的影响.试验结果表明:在能级一定时,单击夯沉量和影响深度随着夯击次数的增加而逐渐减小,累积夯沉量和影响深度随着夯击次数的增加而逐渐增加;在不同能级作用下,随着落距的增大,影响深度总体是在不断地减小;夯坑深度和影响深度都随着能级的增加而逐渐增大,影响深度与夯坑深度比值介于3～4之间;影响深度随着锤径的增大而减小,影响宽度则随着锤径的减小而有所增大.     

公路拓宽地基强夯振动传播规律研究

利用FLAC 3D数值计算软件,建立了强夯振动的有限差分模型,分析了路侧地基强夯振动在公路路基、路面中的传播规律。以关键测点的振动加速度与锤底土动压力值作为分析指标,分析了夯锤落距(锤重)、夯锤直径对路基、地基的振动和地基加固效果的影响规律。通过公路拓宽室内模型试验,验证了数值分析的可靠性。结果表明,在1 500 k N·m夯击能下,采用6 m的夯锤落距(对应夯锤锤重为25 t)、1.5 m或2.0 m夯锤直径可以获得理想地基加固效果,且对周边环境振动影响最小;路基坡脚处强夯振动加速度较平面地形衰减更为显著;路面结构中振动加速度总体呈现快速衰减趋势,内侧加速度最大值为3.9 m/s2,路面基层、底基层内的强夯振动加速度基本一致,均小于面层的振动加速度。     

液压强夯法补强黄土路基压实质量控制方法

为提出一种黄土路基施工时不同深度处压实质量实时监测方法,依托黄延(黄陵—延安)高速公路扩能工程,首先引入液压加力系数,建立液压强夯法的夯击模型,进行液压强夯法补强黄土路基的室内足尺模型试验研究。考虑液压夯实机的夯锤落距和夯击次数对路基压实度的影响,通过在夯锤顶面中心处布置加速度传感器并在补强结束后分层开挖路基,获取夯锤单击峰值加速度和路基的分层沉降量,分析不同工况下夯锤峰值加速度与表层土体沉降量之间的关系,以土体分层沉降量达到表层土体沉降量5%处的路基深度为研究对象,通过线性内插法和回归分析法,分析不同工况下液压强夯法补强黄土路基的有效加固深度,确定路基分层压实度与夯锤峰值加速度的关系式。研究结果表明:夯锤峰值加速度与表层土体沉降量均随夯击次数和夯锤落距的增加而增加,在夯击次数达到6击和7击以上时,其增长趋势都显著放缓,从定性上说明夯锤峰值加速度可以实时反映路基的压实质量;液压夯实机有效加固深度受夯锤落距的影响较夯击次数大,当夯击次数达到12击时,对应夯锤落距为2.2、1.6、0.7 m的有效加固深度分别为1.49、1.18、1.10 m;考虑有效加固深度范围,定量说明不同工况下夯锤峰值加速度与路基分层压实度间存在二次函数关系,将路基分层压实度按填筑深度加权平均得到了路基的平均压实度。     

强夯加固砂土地基模型试验研究

在一侧可观测砂土位移的模型箱内开展室内强夯模型试验.重点研究了砂土地基在不同强夯能级作用下的地表夯坑变化、动应力响应特性、动应力衰减规律,同时通过对比强夯作用前后砂土地基不同深度处彩砂的位置变化,分析了强夯后砂土地基内部位移的发展规律及分布情况.试验结果表明：适用于砂土地基的最佳夯击能为6000 kN·m,夯击能2000、4000、6000、8000 kN·m对应的最佳单点夯击次数分别为15、14、12、12次.强夯对砂土的加固是一个自上而下的过程,浅层需要较少的次数即可密实,深处土体需要夯击次数的提升和夯击能的提升才能更好密实.     

砂土地基强夯室内模型试验及加固特性分析

为了获取德国莱比锡砂土地基强夯加固特性,采用自行设计的模型试验装置及量测系统,制备3种相对密实度的砂土进行了强夯室内模型试验,每组试验进行24击强夯。强夯过程中测量夯锤速度、位移、动态力、能量释放时间变化,结合PIV(particle image velocimetry)技术分析强夯后砂土颗粒位移结果,得到水平方向和深度方向的有效加固范围发展特性。结果表明:第6、12、18、24击的速度时程曲线在快速下降阶段基本重合,击数越高回弹速度越高、持续时间越短,体现为能量释放时间的不同;对于ID0.4、ID0.5、ID0.7试验组,从第6击到第24击的强夯能量释放时间分别下降38.9%、34.7%、31.4%,在第24击的夯锤位移回弹比分别达到65.3%、67.1%、69.0%;砂土相对密实度越高,夯锤冲击力越大,第6、12、18、24击之间的差别越小;随着夯击次数的增加,夯锤动态力峰值逐渐提高、上行曲线斜率变小,冲击行程逐渐缩短;ID0.4、ID0.5、ID0.7试验组分别在第20、18、15击后,水平方向有效加固范围增长大于深度方向。     

大厚度黄土场地上1500OkN·m能级强夯振动的影响范围

强夯法是大厚度黄土场地上采用的主要地基处理方法之一,在确定高能级强夯法处理地基之前,了解和掌握强夯振动的影响范围以及强夯振动随距离的衰减规律是进行地基处理方案选型的基础.通过大厚度黄土场地上15000kN能级距夯点300m范围的震动测试,得出了回归曲线.并参照<爆破安全规程>(GB6722-2003),对各类建筑物的安全防护距离给出了建议.     

V形冲沟地基处理强夯施工中振动参数的传播规律

为研究强夯加固地基处理施工中的振动传播规律,评定强夯施工的安全距离及对周边环境的影响,对V形冲沟地基处理强夯施工过程中产生的振动进行现场试验,采集不同距离的径向及竖向加速度,并分析加速度峰值、加速度均方根值、速度峰值等振动参数的传播特征,得出强夯施工过程中夯击次数与振动参数的关系,径向加速度与竖向加速度的峰值基本相同,除竖向速度峰值的传播符合线性下降关系外,其余各振动参数传播的衰减规律基本符合负幂函数关系,但各振动参数的衰减速度不相同。经拟合得出各振动参数与传播距离的关系式,可为类似条件下的强夯施工安全距离评估提供参考。     

强夯处理湿陷性黄土应注意的几个问题

强夯处理,其施工工艺简单,节省工期,经济成本相对较低,但是由于强夯易造成邻近建筑开裂,表层夯成橡皮土;处理后的地基远远达不到设计要求。影响加固深度的因素很多,大致可分为三类:第一类为设备因素,锤重、落距、锤径、锤底静压力等。第二类为岩土工程条件,粒径、相对密度、饱和度等。第三类为强夯设计参数,夯点距离、夯点击数、夯击遍数、收锤标准等。一般强夯振动的主要影响范围为10～15m,在此范围内应采取防振措施。经采取以上施工措施,对已处理好的几个强夯地基检测结果看,达到了设计要求,未造成表橡皮土及影响邻近建筑物的情况,较换土回填基础工期缩短一半,比换土回填节省60%费用,应值得大力推广。     

重夯法处理Ⅱ级非自重湿陷性黄土的应用

阐述了重夯的作用机理,并结合山西省山阴至平鲁(晋蒙界)高速公路第二合同段(Ⅱ级非自重湿陷性黄土填方路段),通过现场选点试夯采集数据,分析了夯沉量和重夯前后压实度的检测结果,表明对于Ⅱ级非自重湿陷性黄土地基采用重夯法进行加固处理时,最佳的夯击次数是5次,其有效的夯实深度在4m,在该有效的深度范围内压实度均提高到92%以上,地基强度得到了提高,对于防止工后沉降有显著的效果.     

强夯处治粉煤灰路基的显式动力非线性数值模拟

基于显式动力非线性有限元分析方法,利用ANSYS/LS-DYNA软件对强夯问题进行分析,得出了显式动力非线性数值模拟方法的一般步骤.结合某路基强夯实例建立三维立体模型,对碰撞过程进行数值模拟,得到了强夯加固范围及夯后土体的应力场、位移场.通过与现场实测数据的比对,验证了显式动力非线性有限元数值模拟方法在强夯问题中的适用性.在此基础上,研究和探讨了岳阳地区强夯处治粉煤灰路基中的夯锤参数选取问题,分析比较了夯后土体的沉降,结果表明同能级下重锤低落距有更好的加固效果.     

强夯法加固地基的施工参数设计与分析

为了在施工实践中更好地掌握和应用强夯原理、设计参数以及施工工法,在现场代表性区域内,通过不同参数下试夯试验的对比性研究,分析试验监测与检测相关数据,确定了工程可行性设计施工参数,包括夯击数、落距、夯距等。工程实践证明强夯法是一种经济、简便、可靠的大面积回填区域加固方法,对相关工程具有一定的实践与指导意义。     

兰州新区湿陷性黄土地基处理

工程界对于黄土湿陷性的研究和应用日趋完善,不仅对其影响因素进行分析,并且对其进行二元结构本构模型分析和采动厚湿陷性黄土破坏数值模拟研究。主要探讨了湿陷性黄土的工程处理措施。根据黄土湿陷性的特点,依托兰州新区市政道路的工程地质情况,分析判定了黄土的湿陷等级和处理深度,总结归纳了本地区湿陷性黄土地基处理的各种方案,即在一般黄土地区路段,预防为主,防止路基俩侧积水,对积水洼地和地表裂缝进行填平、夯实,道路两侧排水沟渠进行防渗加固。在重要路段,采取以下几种处理方案加以处理:换填灰土垫层法、重锤夯实法、冲击碾压法、强夯法以及孔内深层强夯法,详细介绍了这几种方法的加固机理、适用的情况、检测方法以及优缺点进行了讲述,并对灰土换填法灰土衰减机理的分析引申到工程的检测评定指标以及湿陷性黄土地基处理方案的有机合理叠加。根据拟建工程的实际情况,新区市政道路工程对各级湿陷性黄土采用了路床灰土换填及灰土底面以下翻挖重新压实或冲击碾压的有机结合的地基处理方案,达到了资源整合经济合理有效利用的目的,收到了预期的经济效益、环境效益和社会效益,并对湿陷性黄土地区的地基处理具有一定的借鉴意义。     

红砂岩粗颗粒土满夯冲击能量消耗研究

利用室内击实仪模拟满夯,研究红砂岩粗颗粒土在满夯作用下的土体对能量吸收和土体的加固效果,满夯锤印搭接变化和间隔满夯与搭接满夯方式对土体吸收夯击能和满夯效果的影响。文中通过研究0,1/4,1/2三种搭接锤径下的满夯土体沉降和1/4锤径下搭接满夯与间隔满夯的沉降差值对比。研究红砂岩粗颗粒土满夯冲击能量消耗规律得出相关结论,通过结论对满夯施工提供参考意见同时提出新的带解决的实际问题。     

土压实度的瞬态冲击法测试

为寻找一种无损、快速和准确地检测土压实度的新方法,基于振动能量在土壤中衰减的基本原理,使用重锤冲击压实度不同、含水质量分数不同的土壤,在与冲击点一定距离处的土壤中测取振动响应信号,并对测取的信号在时域和频域上进行分析。试验结果表明:在测试距离一定、含水质量分数相同时,在同一脉冲宽度内振动加速度信号的幅值、有效值均随压实度的增加而增大;在最佳含水质量分数附近的范围内,土壤中含水质量分数对压实度计算结果的影响不大,误差小于1%;在冲击距离为200~400 mm时的测量和计算结果,比较接近真实测量值,距离较近、较远时误差均较大。     

强夯地振动统计分析与评价

强夯法加固地基由于其施工简单,工程造价低,在世界范围内受到广泛应用.近年来强夯引发的地振动对邻近的建(构)筑物的影响受到业内的日益关注.基于高速公路强夯加固地基施工现场采集的207条振动记录,对强夯振动的峰值加速度与峰值速度随振源距的变化进行了统计分析.参照中国地震烈度表(GB/T 17742-1999)的烈度分级和《安全爆破规程》(GB6722-2003)的允许振速,对强夯的地震动效应作出评价,并建议在该强夯能级下不同结构类型的允许安全距离.     

红砂岩土在四点冲击荷载下的冲击试验分析

为研究四点冲击荷载作用下红砂岩土的加固作用效应,改装手动击实仪,拆卸冲击锤固定装置,使冲击锤落距可以自主选择,对红砂岩土进行击实试验。根据试验得出的四点冲击荷载下4个冲击点所围成的正方形土柱的密度和抗剪强度的变化趋势,以及3个土层平均密度的变化,探索红砂岩土中能量的传递规律。结果表明:密度沿深度先变大后变小,距离夯点越近密度越大;抗剪强度随落距增长而增长,使其增长的主要原因是黏聚力;总冲击能持续增大到一定程度时,土体在上、下层面的平均密度的值存在一个转折点,3层土体的平均密度的变化最终将趋于一条直线。     

湿陷性黄土夯实效果评价及模拟分析

以洛阳华润热电新建电厂工程为背景,开展了湿陷性黄土的强夯试验,探讨了强夯处理黄土湿陷性的效果.同时建立强夯的三维动力分析有限元模型,对黄土强夯效果的影响因素进行了分析.分析结果表明:采用强夯工法能很好地消除黄土的湿陷性;强夯能级越大,强夯的径向影响范围和竖向影响深度越大;在处理深厚湿陷性黄土时,相同能级条件下宜采用半径较小的夯锤.