文档介绍：浅析软土地基强夯加固效果
本文推导了软基强夯加固的夯坑深度有效加固深度的计算公式,在某机场试验基础上得出经验值;并指出办基强夯所应遵循的一些规律.
关键词软基强夯有效加固深度加固机理
1概述
强夯法亦称动力固结法(DCM)。它最初仅用于加固碎石土和砂土地基。我国多用于北方加固黄土地基。由于经验积累和认识的深入,强夯法已推广到用于加固粘土、不饱和粘性土、含水量低于25%的杂填土;且随着砂井及塑料排水板的运用,在饱和淤泥质软土中强夯加固也获得满意的效果。软土地基强夯加固机理不同于砂土基:其微观结构的变化及应力波在土中的传播方式不尽相同;强夯施工指导原则也存在显著差别。由于软土灵敏度高,一旦结构破坏后其强度很难得到恢复。因此软土地基强夯不能照搬建立在砂性土基础上的强夯施工规范。且应注意,软土地基强夯:其关键在于排水,施工要以不破坏软土结构为原则。
2有效加固深度计算
强夯有效加固深度受诸多因素的影响,如工程要求不同,强夯施工能量参数不同,土质性状不同,加固土层层序分布等等。不少学者从能量、波以及静力学的角度对强夯加固地基的影响深度和有效加固深度作了探讨。但笔者认为,主要应从土的动力学角度探讨强夯机制才能获比较满意的结论。笔者从弹塑性模型基础上推导出有效加固深度的计算公式,并参照某机场测试成果来验证,结果令人满意。
考虑到强夯作用下地基发生较大塑性变形,将夯锤的振动状态简化为一个自由振动体系,地基简化为阻尼一弹簧体系,得到夯锤的运动方程为:
(1)
式中 x一夯锤位移; M一夯锤质量; R一阻尼系数;s一弹性常数,将夯锤的运动分为高应力冲击阶段和阻尼振动阶段。在高应力冲击阶段忽略粘滞阻尼对夯锤的运动影响,最后推导出修正的Scott公式为
注:S、R、t等表示高应力冲击阶段的弹性参数及时间;
S’、R’、t’等表示阻尼振动阶段的弹性参数及时间;
根据强夯后的土动应力、干密度的变化规律,将地基加固模式简化为如图1
3软土地基强夯试验
以某机场试验为例。机场地质情况大致为:~ m厚吹填粉细砂层;,~,夹有粉细砂夹层;其下为灰色砂质粉土,。水平向土的性质表现不均。试验区面积为21x21m2,,,深10m的塑料排水板,四周挖有深为60一80cm的明沟排水。强夯夯击能采用1600kJ,,,,。,呈正方形布置,共36个夯点,分三遍完成。施工监测有孔隙水压力、分层沉降测量及地表沉降测量;加固效果检测有室内土工试验、静力触探、标贯及平板载荷试验等。
从孔隙水压力监测结果发现,浅层土中的超孔隙水压力上升最剧烈,且随着土层深度的增加影响越小。试验中还发现:,即大于上覆土层重量的一半时,超孔隙水压力消散较慢,当再次夯击时,超孔隙水压力发生积累,影响强夯效果。
图2、图3分别为在夯坑内及夯坑间的静力触探曲线图。夯坑内土层强度增加较大,夯坑间土层强度增加较小,这说明了在软土地基强夯时应力扩散角较小;曲线还反映了强夯有效