（地质工程专业论文）基于abaqus的强夯地基应力与位移的研究.pdf

ar e s e a r c ho f d y n a m i cc o m p a c t i o n t of o u n d a t i o n s t r e s sa n d d i s p l a c e m e n tw i t ha b a q u s m a j o r ：g e o l o g i c a le n g i n e e r i n g d i r e c t i o no fs t u d y ：g r o u dc o n s o l i d a t i o na n d e n g i n e e r i n gd e s i g n g r a d u a t es t u d e n t ： z h a n g x u e b i a n s u p e r v i s o r ：p r o f x i a om i n g g u i d e p a r t m e n to fc i v i le n g i n e e r i n g g u i l i nu n i v e r s i t yo f t e c h n o l o g y s e p t e m b e r , 2 0 0 9t oa p r i l ，2 010 小雕l川引1 煅47m肿肌腓i m7，iiiil黼y 研究生学位论文独创性声明和版权使用授权书 独创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在肖明贵教授指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在论文中作了明确的说 明并表示谢意。 学位论文作者( 签字) ： 鹏炎 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解桂林理工大学有关保留、使用学位论文的规定，有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的印刷本和电子版本，允许论文被查阅 和借阅。本人授权桂林理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时 授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：劫国蛰 签字日期：，。归年多月6 日 导师签字： 签字日期：鳓日 摘要 目前，随着我国以及世界土木工程建设事业的发展，强夯法( 强夯法指的是为提高软 弱地基的承载力，用重锤自一定高度下落夯击土层使地基迅速固结的方法) 处理软土地基 已经得到长足的发展应用。但是在设计中又存在很多问题，比如试夯后，如何定性和定量 的评定与判断初步强夯设计方案是否能够满足建筑物或构筑物对地基沉降变形的要求，以 及我们如何去寻找一种更加完善的设计参数去解决这一问题，这是一个亟待解决的问题。 所以本文以现有工程的试验数据为论据，来分析强夯这种地基处理施工方法的可行性和实 用价值，以用来指导以后的工程。 本文首先总结了强夯地基处理的应用和研究现状，介绍了强夯地基处理的加固机理， 并以某原料场强夯软土地基处理为工程实例，来展开分析研究一些实测的试验数据，并针 强夯处理不良土质的实际情况，利用有限元对强夯施工过程进行了仿真技术模拟，得出地 基土体的竖向应力云图以及夯坑变形曲线图和锤体周围土体的沉降变形图。下面详细的论 述本文的研究工作： 1 首先，本文介绍了地基处理的方法的选择和地基处理的施工程序，再根据强夯法的 研究现状，论述了国内外学者的研究成果，从他们的研究成果中看出了强夯法处理地基存 在的局限性和不足之处，其理论还不够成熟和完善。 2 对强夯加固机理的研究，本文收集了大量的研究成果，从动力固结、地震波压密、 结构动力学和固体微观力学理论为基础，展开进行了分析和探讨，这些理论为科研工作提 供了理论基础。 3 通过对强夯监测试验资料的分析，得出了强夯的施工参数，并对单点夯击试验的数 据进行研究，用图表的形式直观的表达本次试验的成果，尤其是对孔隙水压力的监测，因 为在用软件进行仿真模拟过程中，几乎都没有考虑到这一点，所以，孔隙水压力为同类工 程施工也提供了借鉴作用。 4 在对某原料场地基处理试验方案的研究后，得出一些重要的数据，为本文的仿真模 拟找到了重要的参数。在对土体采用弹塑性本构模型的基础上，用国际上最先进的大型有 限元软件对施工过程进行仿真模拟，得到土体的应力应变云图和曲线图。 5 本文的创新点就在于用某有限元软件模拟了强夯的施工过程，在此之前，虽然有人 用此软件进行模拟，可是本文在模拟过程中对一些参数的选取，采用了经验值，得到的结 果有：第一击夯击后，土体的夯沉量在7 0 e m 左右，地面隆起范围在水平方向0 7 5 1 5 m 处，其隆起土体的最高高度为8 e m 左右。其模拟的结果与试验监测数据比较接近，由此 说明用软件模拟试夯是切实可行的，这样可以使工程节省很多时间并降低工程造价。 关键词：地基处理；强夯：试验研究；有限元；数值模拟；夯沉量 a b s tr a c t a tt h i ss t a g e ，w i t ht h ed e v e l o p m e n to fd o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lc i v i le n g i n e e r i n gd e s i g na n d c o n s t r u c t i o n s o f td y n a m i cc o m p a c t i o n ( d y n a m i cc o m p a c t i o nm e a n sf o ri m p r o v i n gt h eb e a r i n gc a p a c i t yo f s o f tg r o u n d 、“mah e a v yh a m m e rt h ew h e r e a b o u t so fac e r t a i nh e i g h tf r o ms o i lt og r o u n dc o m p a c t i o n m e t h o do fr a p i dc o n s o l i d a t i o n ) t r e a t m e n th a db e e nc o n s i d e r a b l ed e v e l o p m e n ta p p l i c a t i o n h o w e v e r , t h e r ea 糟 s o m eo ft h ep r o b l e m si nt h ee n g i n e e r i n gd e s i g n ，s u c ha sp r e - e o n s o l i d a t i o n , h o wt oa s s e s sq u a l i t a t i v ea n d q u a n t i t a t i v et h ed e s i g n 、析t l li n i t i a lc o m p a c t i o nw h e t h e rt om e e tt h er i g h tf o u n d a t i o nd e f o r m a t i o nw h i c ht h e b u i l d i n go rs t r u c t u r er e q u i r e ，a n dt h ew eh o wt of i n dak i n do fm o r ep e r f e c td e s i g np a r a m e t e r st os e t t l et h i s p r o b l e m ，t h i si s as e r i o u sp r o b l e m t h e r e f o r e , r e a s o n i n gt e s td a t ao fe x i s t i n ge i l g e n e e r i n g t 0g u i d et h e e n g i n e e r i n gp r a c t i c e ，t h i sp a p e ra n a l y s e st h et e c h n i c a lf e a s i b i l i t ya n dp r a c t i c a lv a l u eo ff o u n d a t i o nt r e a t m e n t b yd y n a m i cc o m p a c t i o nm e t h o d t h i sp a p e rs u m m a r i z e st h ea p p l i c a t i o na n dr e s e a r c ho fd y n a m i cc o m p a c t i o n a f t e ri n t r o d u c et h e m e c h a n i s mo fd y n a m i cc o m p a c t i o ns t r e n g t h e n i n g ，t h e ne x p a n dt h ea n a l y s i so fs o m eo ft h em e a s u r e dt e s td a t a b ys o f ts o i lc o m p a c t i o ni nm a a n s h a ni r o n & s t e e lr a wm a t e r i a la sa l le n g i n e e r i n ge x a m p l e a n da g a i n s tp o o r s o i lc o m p a c t i o ni nt h ea c t u a ls i t u a t i o n ，s i m u l a t em o d e l i n gt h ed y n a m i cc o m p a c t i o np r o c e s sb yu s i n gt h ef i n i t e e l e m e n t t h ec o n c l u s i o ni st h a th a v eb e e nb r o u g h ta b o u tt h ec l o u do fv e r t i c a ls t r e s so fs o i lf o u n d a t i o n ，a n d d y n a m i cp i td e f o r m a t i o nc u r v ea n dt h es o i ld e f o r m a t i o n so fs e t t l e m e n ta r o u n dh a m m e r t h ef o l l o w i n ga r t i c l e d i s c u s s e st h er e s e a i c hw o r k ：i nd e t a i l 1 t h ea r t i c l ed e s c r i b e ss e l e c t i o na b o u tt h em e t h o d so ff o u n d a t i o nt r e a t m e n ta n dp r o g r a mo fc o n s t r u c t i o n g r o u n dt r e a t m e n t ，a n dt h e nd i s c u s s e dt h er e s e a r c ho fs c h o l a r sa th o m ea n da b r o a du n d e rt h ed y n a m i c c o m p a c t i o no fr e s e a r c h ，s h o wt h et h el i m i t a t i o n sa n di n a d e q u a c i e so fd y n a m i cc o m p a c t i o nt ot r e a t m e n t f o u n d a t i o nf r o m l e i rr e s e a r c hr e s u l t s ，a n dt h et h e o r ya r en o tm a r l r ea n di m p r o v e 2 o nt h ed y n a m i cc o m p a c t i o nm e c h a n i s m ，t h i sp a p e rh a sc o l l e c t e f l al a r g en u m b e ro fr e s e a r c hr e s u l t s a n dc a r r i e do u tt oa n a l y z ea n dd i s c u s st od y n a m i cc o n s o l i d a t i o n ，s e i s m i cw a v ec o m p a c t i o n ，m i c r o - s t r u c t u r a l d y n a m i c sa n ds o l i dm e c h a n i c st h e o r y , t h e s et h e o r i e sp r o b i d ef o rab a s i s so fr e s e a r c h t h e s ek n o w l e d g eo f b a s i cr e s e a r c hp r o v i d e sat h e o r e t i c a lb a s i s 3 t h ea r t i c l eo b t a i n e dt h ec o n s t r u c t i o np a r a m e t e r sb yt h ea n a l y s i so fd y n a m i cc o m p a c t i o nt h r o u g h t e s t i n gd a t ao fy n a m i cm o n i t o r i n g ，a n dr e s e a r c h i n gf o rs i n g l e - p o i n tc o m p a c t i o nt e s td a t a ，e x p r e s s i o nr e s u l t s o ft h i se x p e r i m e n ti n t u i t i v eg r a p h i c a lf o r m a t ，e s p e c i a l l yi nt h ep r e s s u r em o n i t o rp o r ew a t e r b e c a u n s ea l m o s t a l ln o tc o n s i d e r e dt h i sp o i n ti nt h eu s eo fs o f t w a r ef o rs i m u l a t i o np r o c e s s t h e r e f o r e ，t h ep o r ew a t e rp r t 络s n r e o fs i r e i l a rc o n s t r u c t i o na r ea l s ou s e df o rr e f e r e n c e 4 t h i sp a p e rd r a ws o m ei m p o r t a n td a t at of i n dt h ei m p o r t a n tp a r a m e t e r sa n dt od os i m u l a t i o no f d y n a m i cc o m p a c t i o ni nam a t e r i a lg r o u n dh a n d l i n gt e s tp r o g r a mo fs t u d y a n dg a i ns o i ls t r e s s s t r a i nc u r v e s a n dc l o u dt h a tt h eu s eo ft h em o s ta d v a n c e dl a r g e s c a l ef i n i t ee l e m e n ts o f t w a r es i m u l a t i o no ft h ec o n s t r u c t i o n l i p r o c e s sb a s e do ni nt h es o i lw i t hp l a s t i cc o n s t i t u t i v em o d e l 5 i n n o v a t i o no ft h i si s s u ei st h a tu s i n gaf i n i t ee l e m e n ts o f t w a r et os i m u l a t et h ec o m p a c t i o np r o c e s so f c o n s t r u c t i o n ，b e f o r e ，a l t h o u g l ls o m ep e o p l eu s et h i ss o f t w a r es i m u l a t i o n ，b u tt h i si s s u em a d es e l e c t i o no f s o m ep a r a m e t e ri nt h es i m u l a t i o no ft h i sp r o c e s s ，u s i n gt h ee m p i r i c a lv a l u e t h er e s u l t so b t a i n e da r ea t t e rf i r s t t a m p i n g ，t h es e t t l e m e to fs o i l i s7 0 c ma r o u n dt h ee p l i f ta r eg r o u n di nt h ev e r t i c a ld i r e c t i o n0 7 5a n dh o r i z o n t a l d i r e c t i o nf r o m0 7 5t o1 5 md e p a r t m e n t ，t h em a x i m u mh e i 曲i s8 c ma r o u n dt h eu p l i f to ft h es o i lt h e s i m u l a t i o nr e s u l t sa n de x p e r i m e n t a ld a t ai sc l o s e rm o n i t o r i n gt op r o v et h a ts i m u l a t ed y n a m i cc o m p a c t i o n e x p 翻e n c ei sf e a s i b l e , i tc a l ls a v eal o to ft i m ea n dc o n s t r u c t i o nc o s t k e yw o r d s ：f o u n d a t i o nt r e a t m e n t ；d y n a m i cc o m p a c t i o n ；e x p e r i m e n t a ls t u d y ；f i n i t ee l e m e n tm e t h o d ； n u m e r i c a ls i m u l a t i o n ：h e a v yt a m p i n g i 目录 摘要。i a b s t r a c t i i 第1 章绪论1 1 1 地基处理综述l 1 1 1 地基处理方案的选择1 1 1 2 地基处理设计施工程序2 1 2 问题的提出2 1 3 强夯法的研究现状4 1 3 1 强夯法加固机理的研究4 1 3 2 强夯法试验的研究5 1 3 3 强夯法数值模拟的研究7 1 4 本文研究的目的和内容8 1 4 1 本文研究的目的8 1 4 2 本文研究的内容9 第2 章强夯法加固机理的分析探讨1 0 2 1 强夯法简介1 0 2 2 强夯法加固机理1 0 2 2 1 动力加固理论1 1 2 2 2 地震波压密理论15 2 2 3 结构动力学理论1 6 2 2 4 固体微观力学机理1 7 2 3 本章总结1 9 第3 章强夯施工参数的选择与现场测试检验2 0 3 1 强夯旅工参数的选择2 0 3 1 1 影响深度的确定2 0 3 1 2 夯击能2 3 3 1 3 夯击击数与遍数2 4 3 1 4 夯锤2 5 3 2 强夯现场测试检验2 6 3 2 1 地面及夯坑周围土体变形观测2 6 3 2 2 原位测试2 7 w 3 2 3 孔隙水压力的测定 3 3 本章总结 第4 章强夯的工程实例与监测试验的研究 4 1 地质概况 4 1 1 工程概况 4 1 2 试验场地地形、地貌地质岩性构成简述 4 1 3 场地地基土的物理力学性质指标 4 2 强夯设计参数 4 2 1 影响深度 4 2 2 最佳夯击能 4 2 3 夯击遍数 4 2 4 夯击间距与夯点布置 4 2 4 对橡皮土的处理 4 3 强夯单点夯击监测试验 4 3 1 超孔隙水压力监测结果及分析 4 3 2 挤压应力的监测结果及分析 4 3 3 挤压应力p h 与超孔隙水压力u 的监测结果及分析 4 3 4 水平位移监测结果及分析 4 3 5 沉降监测结果及分析 4 4 本章总结 第5 章强夯加固地基土的数值模拟 5 1a b a q u s 有限元概述 5 1 1a b a q u s 的一般分析过程 5 1 2 应用a b a q u s 软件应注意的问题 5 2 基于a b a q u s 的强夯数值模拟 5 2 1 本构模型的选取 5 2 2 材料模型的选择以及参数的确定 5 2 3 加载过程中荷载的确定 5 2 4 模型边界条件的设定 5 3 模拟过程的实现 5 3 1 模拟过程的假定及荷载的施加 5 3 2 建立强夯模型 v 5 4 模拟结果的分析5 3 5 4 1 竖向应力分布图5 3 5 4 2 竖向位移分布曲线图5 4 5 4 3 夯锤周围土体的变形曲线图5 6 5 5 本章总结5 7 第6 章结论与展望5 8 6 1 本文研究得到的结论5 8 6 2 本文的展望5 9 致谢6 0 参考文献6 1 个人简历。6 4 v i 桂林理下大学硕士学位论文 1 1 地基处理综述【1 2 ，3 】 第1 章绪论 地基处理( g r o u n di m p r o v e m e n t ) 在岩土工程领域是一门比较新兴的学科。它 的任务是提高地基承载力，减少结构物或构筑物的沉降，保证上部结构的安全和正 常使用。由于土的物理力学性质极其复杂，各地地质条件也有所差别，给地基处理 工作增加了很大的难度。到目前为止，我们掌握了一些处理方法，改进了处理工艺， 建造起了许多房屋，包括高层建筑、工业厂房、港湾海堤等，但是我们应当承认， 地基处理的理论和机理还不够成熟，仍然是处于发展中的经验性的科学。 地基处理的目的是通过地基处理形成人工地基，从而满足建筑物或构筑物对地 基的各种要求。具体的要求有四个方面：第一，稳定问题，指在建筑物或构筑物荷 载( 包括静、动荷载的各种组合) 作用下，地基土体能否保持稳定；第二，变形问 题，指在建筑物或构筑物的荷载( 包括静、动荷载的各种组合) 作用下，地基土体 产生的变形( 包括沉降，或水平位移，或不均匀沉降) 是否超过相应的允许值；第 三，渗透问题，它包括两类，1 蓄水构筑物地基渗流量是否超过其允许值。2 地基 中水力比降是否超过其允许值；第四，地基振动液化，是指在强烈地震作用下，会 使地下水位下的松散粉细砂和粉土产生液化，使地基丧失承载力。 1 1 1 地基处理方案的选择p 1 如所周知，每种地基处理方法都有其自身的适用范围和局限性，不存在任何条 件下都是最合理的、万能的处理方法。地基处理方案的选择需要了解地基处理的目 的，建筑物对地基的具体要求、地基承载力的大小、土的性质、施工工艺及设备、 对施工周期的要求，当地积累的施工经验、地方材料来源和单价、周围环境对施工 的特定要求等待。 不管采用什么地基处理方法，经过处理后地基承载力的大小是倍受重视的一个 主要问题。为此，对承载力的分析是必要的。 ( 1 ) 承载力分析 通常用下式表示地基处理后的承载力 五= f o + a f 式中：疋处理后地基承载力； 五天然地基承载力； 承载力提高幅度。 桂林理工人学硕士学位论文 承载力提高幅度对不同处理方法组成的，其分量也不尽相同。 ( 2 ) 地基处理方法的联合使用 1 真空预压和堆载预压以及复合地基法的联合使用 对于超软土这种冲填不久的土，采用真空预压法不能增加土体的剪应力、预压 荷载可一次到位，应该说是比较合理的处理方案，但真空预压的承载力一般只能达 到8 0 k p a 左右，当建筑物设计要求的承载力较高时，它不能满足设计要求，可考虑 真空预压和堆载预压联合使用；当承载力要求更高时，还可以考虑真空预压和复合 地基联合使用。 2 强夯和换填或复合地基联合使用 对大面积填土地基，当承载力要求不太高时，采用强夯法进行对地基的加固， 这样虽然工程造价比较低廉。但填土不可能性质都很均匀，可能局部塑性指数偏高 或含水量较大，使得造成了强夯的加固效果会不理想。当基坑开挖后，可能局部土 的强度没有达到设计要求，此时可采用局部换填法或复合地基法再进行局部处理。 1 1 2 地基处理设计施工程序p 1 地基处理应做到技术先进、安全适用、经济合理、确保质量和保护环境。 地基处理对岩土工程勘察的要求：进行勘察前应充分搜集已有的岩土工程勘察 资料，该地区经常采用的地基处理方法，根据建筑物的类型和基础埋深，对地基承 载力和变形的要求，分析可能采用的地基处理类型，编制勘察纲要，兼顾可能采用 的地基处理方案。 在地基处理施工完成后，对地基处理效果进行检测，其检测包括对地基承载力 与加固体在水平方向和垂直方向的变化特征，采用的手段应根据地基处理方法来选 择，常用方法有载荷试验、标准贯入试验、动力触探以及静力触探试验、十字板剪 切试验、土工试验等。其具体的设计施工程序如图1 1 。 1 2 问题的提出 2 0 0 9 年6 月2 7f 1 在上海闵行区发生楼房倒覆事件，记者在现场发现地基桩体 横切面一卜有蜂窝状空缝、地基桩体有些空心、有些横截面卜的细孑l ，还有网友对断 裂管桩中钢筋的质疑，虽然事故的确切原因有待彻查，但目自订披露的这些细节所折 射的施工纰漏、安全意识缺乏和制度短板，不禁让人浮想良多硼们现住的或者 将来要住的房子，牢固可靠吗? 无论这次事件发生的具体原因是什么，它给我们建 筑这行业里敲醒了警钟，使我们土木工程领域的每一位人士都值得思考的一个亟待 解决的问题；当然强夯法作为地基处理的一种方法，所以我们在选择这种施工方法 2 桂林理j ：人学硕+ 学位论文 时候，也必须慎重地考虑几个实质性、重要性的问题，那就是：1 地基承载力是否 满足j 二部结构的要求，2 地基的沉降变形是否满足设计的要求，3 进行强夯处理后， 地基土的性状是否有大的改善，比如针对液化砂土，经过强夯处理后，砂土的液化 是否消除掉，对于湿陷性黄上，它的湿陷性是否已消除，等等的问题。 图1 1 地基处理设计施工框图 随着我国经济的飞速发展和城市化进程持续高歌猛进，我们不仅要在地质条件 良好的场地上从事建设，而且有时也不得不在地质条件不良的地基上进行修建；强 桂林理工人学硕十学位论文 夯法已经是目前地基处理工程首选的加固方法，由于该法设备简单、加固效果显著、 经济和施工快、适用范围广等优点，为人们所广泛接受，迄今为止，已经在全世界 1 0 0 0 余项工程中得到使用，涉及到碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷 性黄土、素填土和杂填土等类地基土的加固。 当我们选择强夯这种施工方法时，首先要考虑的是施工参数对强夯处理效果的 影响，而在目前依靠地基土的性质和设计要求，利用计算方法确定施工参数还不成 熟。利用m e n a r d 公式计算强夯法的加固深度，往往比实际要偏大，因此要乘以一 个修正系数( o 3 - - - 0 8 ) 【6 1 ；粘性土和砂性土地基的最佳夯击次数在目前皆有一定方 法可依。但是，对既有砂性土又有粘性土的地基，却无法按上述两类地基土的方法 来确定。这时候我们就要进行强夯试验，依靠试验结果来确定施工参数。一般强夯 试验都要测试每次夯击的夯沉量、超静孔隙水压力、地面振动加速度、地表隆起和 分层沉降等，较全面的强夯试验还有室内试验，有时候还要测试地基土的侧向位移 和夯锤下地基土的垂向位移、地基土中总应力和加速度，夯锤底面的动应力等。因 此，如何根据这些测试结果来确定强夯施工参数，使强夯后地基土的强度和沉降变 形满足既定工程的要求；鉴于此，本文以某原料场地的强夯地基处理工程的试验数 据为依据，研究了强夯后土体的沉降变形、超孔隙水压力以及挤压应和地表水平位 移等的变化规律。 1 3 强夯法的研究现状 强夯法处理地基是上个世纪的6 0 年代末，由法国梅娜( m e n a r d ) 技术公司首 先创用的。用于此法处理的第一个工程是处理滨海填土地基，该场地表层为新近填 筑的约9 m 厚的碎石填土，其下是1 2 m 厚疏松的砂质粉土。场地上要求建造2 0 栋8 层居住建筑。由于是碎石填土时新近填筑，如果采用桩基，负摩擦力占的比较相当 大，十分不经济。后来改用强夯法处理，单位夯击能为1 2 0 0 k n m m 2 ，只夯击一遍， 整个场地平均夯沉量达到5 0 0 m m 。在工程竣工后，通过试验监测，其平均沉降仅1 3 m m 。 通过此工程的实践应用后，强夯法很快就传遍到世界各地，它所适应的地基土的范 围也非常广，由于各类地基土问存在显著差别，致使关于强夯法加固地基土的机理 目前在国内外尚未形成统一的认识。 1 3 1 强夯法加固机理的研究 关于强夯加固机理的研究，国内外的不少学者从不同的角度进行了分析研究， 得到了很多能指导工程实践的结论和建议；本文对此进行了简单概括如下： l c o n a r d s ( 19 8 0 年) 【7 1 在研究强夯加固粘性土时发现：粘性土对强夯的加固深度 4 桂林理j r 大学硕十学位论文 的影响较大，并夯击能和夯击顺序等因素制约了加固效果。他提出强夯对黏性土的加 固是有加固上限值的，说明强夯不能无限加固黏性土。 p u a lw m a y n e 等( 1 9 8 3 年、19 8 4 年) 【8 ，9 1 推导出了夯锤接触地面的最大接触应力 的表达式，主要运用了动量守恒定律。另外，收集近1 2 0 个强夯施工场地的实测数 据来分析强夯的动力响应效果。得出了夯坑深度、地表振动、加固深度与单击夯击 能之间的相互关系等统计规律。 1 9 8 1 年m i t c h e l l 1 0 】在第十界国际土力学及基础工程会议上，地基土加固报告中 提出：强夯法对饱和细颗粒土的加固效果不太明确，但是对软粘土层和泥炭土的加 固，由于其自身具有的柔性阻止了邻近无粘性土的充分压密效果。当强夯法应用于 非饱和土的加固时，压密基本上同实验中的击实方法一样，加固饱和无砂性土可能 会液化，不宜采用。 g a m b i n ( 1 9 8 4 ) t n 】认为：强夯的加固效果是土体在强夯的过程中，受到冲击波 的作用才产生的，对于饱和土而言，剪切波的传播是引起土体加密的主要原因。 孔令伟、袁建新【1 2 】通过研究三种不同土质的强夯加固实践后发现，瑞利波能穿 透较深的土层，使得地基在r 波作用下产生挤密效用而使土颗粒的排列更为紧密， 即认为r 波对地基加固起了非常重要的作用。 1 3 2 强夯法试验的研究 裘以惠、郭玉玲( 1 9 8 4 ) 【1 3 】在锤底和深层土体中安装和埋置了动应力传感器。 目的是来测定锤底动应力和深层土中的动应力，结果表明锤底动应力为一单峰波形。 李福民( 2 0 0 2 ) 1 4 】测试了强夯处理淤泥质软地基土时孔隙水压力场分布的情形， 以此确定强夯的夯点间距、有效影响深度和最佳夯击击数等试验参数。并研究了强 夯后淤泥层中的液化空间的发展。发现试验测试的影响深度和范围与等效拟静力法 计算结果相差不大。 ， 何兆益、周虎鑫等( 2 0 0 2 ) 1 5 】利用2 0 0 0 k n m 和3 0 0 0 k n m 的夯击能以及4 5 4 5 m 的夯点间距，夯击两遍后，测得强夯后地基土的承载力分别为3 0 0 3 5 0 k p a 、 3 0 0 3 7 0 砌，变形模量为2 7 m p a 和3 0 m p 口，均能够达到设计的要求，为强夯施 工提供了可靠的施工参数，以供设计和施工参考。 杨为引1 6 】以现代土质学、非饱和土力学等基础理论作为指导，通过室内微观结 构和颗分试验，并采用电镜扫描观察土中较大颗粒的碎屑长石。观察到强夯后颗粒 边缘挤压破碎，使得土的渗透性变差，超孑l 隙水压力消散速度缓慢，导致土体发生 变形破坏。通过杨为民的这一实验研究，为科研工作者们提供了重要参考试验方式 方法就是采用微观分析方法和分形理论来研究非饱和土物理力学特性。 钱家欢、钱学德等( 1 9 8 6 ) 【1 7 】采用一种新设计的动力固结仪试验，用几何数值 5 梓林理工人学硕士学位论文 解法求解强夯后地基中的应力、孔隙水压力和变形，通过对饱和砂土和粘土在各种 静动荷载组合下的试验成果的分析，提出强夯过程中应该采用不同模量，并在此基 础上得出两种土质在冲击荷载作用下无侧向变形压缩模量e 。( k p a ) 的经验公式为以 下。 饱和砂土的压缩模量：e ，：5 7 1 0 ( 2 _ 9 7 _ 3 一- e ) 2 仃等。椭丁m 5 3 4 l 十g 饱和粘土的压缩模量：e ，：1 5 7 4 0 ( 2 9 7 _ 3 - 一e ) 2 盯譬。1 2 r - o 6 2 l 十p 式中：仃。静固结压力( p a ) ；夯击数 p 孔隙比；t 荷载与地面接触时间( m s ) 仉附加第一动主应力增量( p a ) 水伟厚、朱建锋( 2 0 0 6 ) 1 8 】用1 0 0 0 0 k n m 的高能级夯锤加固碎石土填土，得 到了地面振动加速度衰减方程及其传播特点，用于分析高能级强夯加固地基的环境 影响效应。其强夯引起的最大加速度随监测距的离增大以负幂函数曲线形式急速衰 减。径向加速度的衰减规律拟合曲线方程如下： 口= 1 4 4 e m 0 1 8 3 工 年廷凯、李鸿江等( 2 0 0 9 ) 【1 9 】用三种能级的强夯试验对山谷型与滨海型两种不 同土质条件下碎石回填土加固，采用动力触探和静力触探试验结果进行分析对比， 得出8 0 0 0 k n m 的夯击能的有效加固深度可达8 5 到9 0 m ；1 0 0 0 0 k n m 夯击能的强 夯有效加固深度为1 2 到1 2 5 m ；1 5 0 0 0 k n m 夯击能的有效加固深度可达到1 1 5 m 。 韩文喜、张卓元等( 2 0 0 1 ) 2 0 1 利用高精度、高灵敏度的m t s 8 10 土动三轴仪， 此仪器具有9 0 年代先进水平。全面、系统的模拟了强夯处理饱和土地基，采用多 组不同条件的组合试验数据，计算得到了冲击荷载作下饱和土的动本构关系。对强 夯作用下土体动本构关系问题作出了有益的探求。 其加荷的应力砬变关系为：易：k ( 2 9 7 3 - e ) 2n m 盯： e + l ” 卸荷的应力- 应变关系为：= k , a e d n ” 式中：b 加荷动弹模； k 式验参数 p 孔隙比；击数；c r n 静有效应力 置一卸荷动弹模、m 试验参数 综上所述，关于强夯试验的研究，主要是强夯的现场试验和室内试验，它们都 是对强夯施工后，孔隙水压力的变化规律以及孔隙水压力对强夯的影响深度和夯击 能的确定。 6 桂林理上人学硕士学位论文 1 3 3 强夯法数值模拟的研究 随着土动力学研究的逐步深入和计算机软件模拟能力突飞猛进的提高，强夯法 在土工数值计算和有限元方面的研究越来广泛。目前，许多学者把数值分析和流固 耦合结合在一起，采用较实际的力学模型对强夯加固饱和地基土的过程进行理论分 析和数值模拟，并取得了长足的发展，成为目前强夯加固机理的研究和确定强夯施 工参数的一种非试验性的方法。 杨建国、彭文轩等( 2 0 0 4 ) 1 2 1 】用土体动力学理论，结合弹塑性有限元分析，研 究了不同地土质条件、不同夯击方式下土体的应力应变特征，确定了强夯法施工中 的锤重、落距、夯点间距等参数，得出的结论对工程实践具有一定的指导意义。 蒋鹏、李荣强等( 2 0 0 0 ) 2 2 】利用动力接触有限元分析了强夯对地基土的冲击碰 撞过程，在夯击过程中，发现夯点周边地基土存在局部的大变形现象；采用无限小 应变度量不能消除刚体位移的影响，必须采用大变形理论，模拟夯锤与地基土的多 次接触分离过程，表明强夯法适应于各种复杂的地基土质。 丁振洲、郑颖人( 2 0 0 2 ) 1 2 3 1 基于b i o t 固结理论，用数值模拟了强夯土体的非线 性及孔隙水的紊流特性，从模拟的结果可以看出，孔隙水压力的峰值与实测的比较 接近，在8 m 以下迅速衰减，说明有效影响深度是8 m ，实际设计值为7 5 m ，其模拟 值和实际值很近，他的这个模拟为我们模拟强夯孔隙水压提供了一个相对可靠的借 鉴作用。 。 陈洁、李尧臣等( 2 0 0 0 ) 2 4 】用轴对称问题的有限单元法模拟了单点夯击过程