强夯法处理湿陷性黄土有效加固深度的影响因素与计算方法探讨

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1、强夯法处理湿陷性黄土有效加固深度的影响因素与计算方法探讨摘要针对目前强夯地基处理有效加固深度的影响因素较多，实际运用不便的问题，本文对强夯法处理湿陷性黄土有效加固深度的定义、影响因素、计算方法以及适用范围进行了论述，并结合西北地区机场建设工程对各计算方法进行了验算，推荐了强夯处理湿陷性黄土的有效加固深度计算公关键词强夯法湿陷性黄土影响因素计算公式中图分类号：TU47文献标识码：A强夯法是反复将夯锤提到高处使其自由落下，给地基以冲击和振动能量，将地基土夯实，从而提高地基的承载力，降低其压缩性，以迗到改善地基性能的目的。强夯法于上世纪60年代在法国首先使用，由于其适用土类广、施工方便、

2、工期短、经济效益显著等优点而很快在世界各地传播开来。研究发现，经强夯处理后的黄土其特大孔隙（〉500pm）和大孔隙（50ynf^）0ym）绝大部分都能被消除，而微孔隙（＜5um）则显著增加。经强夯后的湿陷性黄土最终可以实现承载力提高，湿陷性消除的目的。强夯法作为一种成熟的处理湿陷性黄土的地基处理方法，来源于工程实践，但其理论研究却有待进一步深入。有效加固深度是指从最初起夯面算起，在强度和变形等指标上不完全满足工程设计需要的地基土，经强夯加固后能够满足设计要求的深度。就湿陷性黄土而言，一个较为重要的指标即湿陷性的消除。本文在前人研究成果的基础上就强夯法处理湿陷性黄土有效加固深度的影响

3、因素和计算公式进行探讨。1强夯法有效加固深度的影响因素强夯法的加固效果受强夯法的工艺参数和土体本身性质两方面因素的影响，是二者相互影响、共同作用的结果。那么，这两方面的因素具体包含什么，以及各自对有效加深度的影响程度本文将做一简要分析。1.1单击夯击能与加固深度强夯法的首创者menard曾提出著名的加固深度估算公式一梅那公式，认为有效加固深度（m），式中M为夯锤重（t），h为落距（in）,夯锤重与落距的乘积即为单击夯击能。梅纳公式虽与实测的加固深度有所出入，但却可以得知影响加固深度最主要的因素就是单击夯击能。就待处理的湿陷性黄土地基而言，所受应力除土体自重应力以外，其外来应力便是夯

4、锤的打击力，土体的湿陷性的消除深度就将直接由夯锤重和落距所引起的外来应力决定。1.2夯击次数与有效加固深度土体在夯锤的一击作用下其加固深度范围内的湿陷性虽有所下降，但并不都能迗到工程所需的要求。在夯锤的反复作用下，土体所承受的总夯击能达到一定的数量时，有效加固深度范围内的土体湿陷性才能满足设计的要求。如对于土体渗透性好的砂土地基，只需3~5击即可满足设计要求，而对于土体渗透性较差的湿陷性黄土地基则需要分2~3遍夯击，每遍12~18击。所以，土体湿陷性的消除深度需要由单击夯击能和夯击次数二者共同确定的总夯击能决定。1.3夯锤与有效加固深度夯锤的选用对有效加固深度的确定有着重要的影响，

5、目前国内使用较多的多是采用铸钢或钢筋混凝土制成的圆形夯锤［8］。瑞利波理论研究认为［1］，对有效加固深度起主要作用的瑞利波在竖直方向的传播深度基本上在一个波长的范围内，而瑞利波的波长与夯锤质量的开平方成正比，与落距无关。因此，在单击夯击能相同的情况下尽量选用重锤。夯锤鹿面积的大小直接决定着夯锤着地时的冲击压力，进而影响有效加固深度。现有的试验研究证明，锤底的静压力取值应在20~40kPa。若静压力过小，则强夯加固仅能在地基表面形成一个硬壳层，迗不到加固深部土体的效果；反之，若静压力过大则容易在黄土地基中使夯锤入土过深，造成提锤困难。目前，也有部分学者将锤底面积引入有效加固深度计算公

6、式，收到了良好效果。1.4夯点布置与有效加固深度夯点布置既要充分发挥每一夯点的夯实效益，又要保证整个强夯地基的夯实质量和均匀性。夯点的布置形式一般都采取等边三角形或正方形。师管孝等学者根据湿陷性黄土现场试验测定夯间土的压缩变形、干密度、压缩模量等指标确定夯点间距一般宜取1.2D~2.OD（D为夯锤直径）。间距较大时，地基的有效加固深度大；间距较小时，由于夯击应力范内存在相邻已夯实土层，阻止夯击能的向下传递，有效加深度反而较小。1.5土体特征与有效加固深度由固、液、汽三相组成的土体，液、汽两相存在于固体颗粒之间，强夯加固土体的过程即是排出液、汽两相，使固体颗粒间排列更加紧密。湿陷性黄

7、土颗粒组成以粉粒为主，具有含水量低、孔隙比大等特征，其中含水量是影响强夯处理效果及有效加固深度的最重要因素。当含水量太小，土体过于干燥时，固体颗粒间由于水分的缺乏而处于分散状态，夯击时固体颗粒间的摩擦阻力较大而影响夯实的效果。适当增加土体的含水量，可以使固体颗粒间的滑动性增强，从而在夯击过程中有利于夯击能的向下传递，增大有效加固深度。当土体的含水量过大时，湿陷性黄土中的水分在夯锤的作用下一时难以排出，容易形成“橡皮土”，从而大大降低有效加固深度，迖不到强夯处理效果。目