强夯法有效加固深度影响因素的理论分析

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1、第22卷第4期石河子大学学报(自然科学版)Vol.22No.42004年8月JournalofShiheziUniversity(NaturalScience)Aug.2004文章编号:1007-7383(2004)04-0345-04强夯法有效加固深度影响因素的理论分析逯海,水伟厚(同济大学地下建筑与工程系,上海200092)摘要:强夯法有效加固深度是强夯实践中最为关注的问题之一,夯锤设计参数与加固地基的土性是其主要的影响因素,本文采用弹性半空间理论和瑞利波理论对强夯法有效加固深度的影响因素进行了理论分析。关键词:强夯法影响因素;

2、夯锤设计参数;土性;瑞利波中图分类号:TU472.3+1文献标识码:A强夯法是法国Menard技术公司于1969年首创为落距,m。的一种地基加固方法,它一般通过8～30t的重锤和近年来,国内外学者相继建议对Menard公式进8～20m的落距,其冲击能一般为500～8000kN·m。行修正,如美国Leonards建议Menard公式计算值应强夯所产生的冲击波和动应力,可提高地基土的强乘以0.5的修正系数;法国Gambin认为修正系数应度,降低土的压缩性,改善砂土的抗液化条件和消除为0.5～1.0。国内也有学者提出:一般粘性土修正湿陷性

3、黄土的湿陷性等条件。同时,夯击能还可以系数取0.5,黄土取0.35～0.5。提高土层的均匀程度,减少将来可能出现的差异沉实际上影响强夯有效加固深度的因素很多,除降。由于其具有设备简单、施工速度快、运用范围了锤重和落距(即夯击能)外,还有地基土的性质、不广、节约主材经济、效果显著等优点,很快受到各国同土层的厚度和埋藏顺序、地下水位以及其它强夯工程界的重视,并得到迅速推广,取得了较大的经济的设计参数等都与有效加固深度有着密切的关系。效益和社会效益。但是作为强夯实践中最为关注的2理论分析问题之一,强夯法有效加固深度的计算,一直没有得[1～

4、8]2.1弹性半空间理论分析到很好的解决,鉴于此问题的复杂性,本文试从夯锤主要设计参数和加固地基的土性等影响因素着虽然强夯冲击过程具有极端复杂性,但用集中手,对强夯法有效加固深度影响因素进行较为深入质量法可以在一定程度上对强夯特性进行理论分[10]析。夯锤的振动特性可以用图1表示,离地面高的研究,为强夯设计施工提供借鉴。度为h的质量块m,以零初始速度向下作自由落体1强夯法有效加固深度的影响因素运动,在地面和地基半空间相碰撞,然后作自由振动。目前,国内外尚无关于强夯有效加固深度的确切定义,笔者理解为:经强夯加固后,从起夯面算起,该土层

5、强度提高,压缩模量增大,满足设计要求深度的土层范围。Menard曾提出用下列公式估算有效[9]加固深度:H≈W·h10。(1)式(1)中,H为有效加固深度,m;W为夯锤重,kN;h图1计算模型收稿日期:2004-04-21作者简介:逯海(1980-),男,硕士生,从事地基处理动力加固的研究。346石河子大学学报(自然科学版)第22卷半空间与其表面上的质量块所组成的复合体系具有离地面的高度和夯锤的乘积(与锤的动能相对应)的无限多个自由度,从自由度振动的角度来说,它具有平方根成正比,与锤的底面半径的平方根成反比。无限多个“振型”。Cut

6、zwiller用数学方法严密地表达说明在相同的夯击能作用下,锤的半径越大,其下土了这种瞬态混合问题,然后用正交多项式方法进行体的位移振幅越小,有效加固深度也就越浅;锤底半了求解,所得解答说明除了极复杂、很短促的初始阶径相同的情况下,夯击能越大,其下土体的位移振幅段外,这种瞬态振动可以用一个最基本的“振型”(相越大,有效加固深度也就越深。当于主频的振型)来描述,这就从理论上提供了用一3)强夯振源所产生的振动主频和位移幅值与土个等效集总的单自由模型来分析这个问题的可能性有一定的关系,即在其它参数确定的情况下,土体性。严人觉曾将简化模型计

7、算竖向自由振动的结果的剪切模量越小,有效加固深度越深;泊松比越小,与Cutzwiller的半空间理论进行了广泛的比较,对比有效加固深度越深。结果非常吻合,这意味着可以用等效集总体系分析2.2用瑞利波理论进行分析强夯振源所产生的振动特性。于是根据半空间理论研究强夯法的特性应该采用波动理论[11],而传及比拟法,等效集总体系的弹簧系数和阻尼系数分统的振动波压密理论存在着自相矛盾的结论。从弹别为:性半空间在表面源载荷作用下的能量分布看,目前2K=4Gr,C=3.4rGρ。的理论认为压缩波P波起主要加固作用,而占总能1-μ1-μ量2/3的瑞

8、利波R波起的是破坏作用。按照这种解上式中,r为质量块的半径;G,ρ,μ分别为半空间释,那么强夯法的效率必然很低,且破坏作用非常的剪切模量、质量密度和泊松比。大,但工程实践并非如此。下面就瑞利波R波的加自由振动的运动方程为:固作用进行说