强夯理论的研究现状及展望

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1、强夯理论的研究现状及展望摘要：强夯法地基加固技术在国内外获得了广泛的应用。通过对国内外强法的加固机理、有效加固深度、孔隙水压力的增长与消散规律的回顾，总结了强夯法加固地基技术屮的三个关键因索的研究现状。并着重论述了强夯技术的最新进展。强夯联合井点降水技术在加固饱和淤泥质软粘土地基屮的应用，最后提岀了强夯研究中存在的问题及发展方向。关键词：强夯法；加固机理；有效加固深度；孔隙水压力；强夯联合井点降水1引言强夯法是法国梅那(Menard)技术公司1969年首创的一种地基加固方法，亦称动力固结法巴在国内外已获得了

2、广泛的应用由于该法适用范围广、设备简单、节约三材、工期短、费用低等优点，因而引入我国后也很快在全国各地得到了推广，与此同时强夯法的加固机理的研究也得到了进一步的发展。强夯技术虽然在处理碎石土、砂土、湿陷性黄土、朵填土和低饱和度粘土或粉土等地基的加固中取得了广泛的应用，但是对于饱和粘土，特别是淤泥、淤泥质土和泥炭土等地基的加固尚存在争议，夯后孔隙水压力能否快速消散是决定强夯法在此类地基中加固成败的关键因索。木文通过对国内外强夯法的加固机理、有效加固深度、孔隙水压力的增长与消散规律的冋顾，总结了强夯法加固地基技

3、术中的三个关键因素的研究现状。并介绍了强夯技术处理饱和淤泥质软粘土地基的最新进展-强夯联合井点降水技术。2强夯加固机理的研究现状工程实践表明，强夯加固是一种有效的加固措施，但是关于强夯法加固地基的机理，冃前国内外的看法还不一致。国内外强夯加固理论主耍I韦I绕以下儿个方而展开：(1)强夯对地基土的作用机理及动力学特征，(2)土体有效加固深度的研究；(3)孔隙水压力的变化规律.2.1强夯对地基土的作用机理及动力学特征2.1.1强夯加固地基的力学模型研究关于强夯法加同地基的固结理论，创始人L.Menard根据饱和

4、粘性土经受强夯后产生数十厘米瞬间变形的现彖，提出了一个动力固结模型:用有摩擦的活塞来反映含有空气的孔隙水压力的滞后现象，用出于有机物分解产生的占总体积1-3%的气泡的存在來反映在冲击荷载作用下可产生瞬间压缩的问题，利用不定刚度的弹簧來反映土休强度的降低，利用变孔径的排水孔來反映孔隙水得以顺利排出的问题。Y.K.Cho严等也提出了粒状土强夯分析的一维模型，他们将锤下与锤径相同的土柱视为无侧限变形体，并将周I韦I土体简化为一系列串连的弹簧和阻尼器，得到了一维模型方程。国内一些学者也对强夯法的力学模型进行了一些

5、研究。陆新⑶对软粘土地基在静力固结模型基础上针对强夯特点提出了强夯动力排水固结模型。很多学者还通过室内实验模拟强夯的作用机理，对其动力学特征进行了开拓性研究。钱家欢等⑷曾用自制的动力固结仪模拟强夯，分别提出了饱和砂土及饱和粘土在冲击荷载作用下压缩模量、卸荷模量以及动孔隙水压力的经验公式。韩文喜⑸等也获得了饱和土在强夯作用下的动应力、动位移、孔隙水压力的变化规律及强夯的应力-应变关系特征。詹金林等厉也提岀了高能级强夯加固机理的数值模拟模型。2.1.2夯击能的传递与作用机理Leonr71认为加固作用与土层在被处

6、理过程屮的三种明显不同的机理有关：第一为加密作用，主要指气体的排出；第二为固结作用，指水或液体的排出；第三为预加变形作用，指颗粒在结构上的重新排列或形态的改变，因此，Leon认为强夯法应称作"动力预压处理法〃。Leonards[8J在研究强夯加固粘性土时发现：粘性土的存在将影响加固深度，使加固深度减小，并且受夯击能量、夯击顺序等因素，的影响。并且他认为似乎有一个夯击加固的上限值。对于强夯的能量以何种形式传递到土层中，GambinC9]认为,压密作用是由于土体受到冲击波作用而引起的，对于饱和土而言，剪切波是引

7、起土体加密的主耍因索。在国内，左名麒提出的振动波理论门“认为夯击所产生的巨大冲击能将以波的形式向土介质传播。强夯主要是纵波和横波起加固作用，而面波主要是R波，不但不起加密作用，反而对地基表面产生松动，是有害波。针对R波的作用，孔令伟等［⑴通过研究三个代表不同土质条件的强夯实践后认为，瑞利波可穿透较深的土层，使得地基在R波作用下产生变形并使土颗粒更为紧密的排列，即认为R波对地基加固起了不可忽视的作用。根据地基土的类别不同，强夯加固基本原理可分为动力夯实、动力固结两种情况,其共同特点都是通过破坏上体的天然结构并

8、达到新的稳定状态•强夯形成的冲击波体系与作用模式如下：图1强夯形成的冲击波体系图2强夯作用模式2.1.3强夯作用下的地基性状关于在强夯冲击荷载作用下土体性状的变化,J.K.Mitchell〔⑵曾提出，强夯法应用于非饱和土时,压密过程基木上同实验室屮的普氏击实法相同;对于饱和无粘性土，致密过程与爆破和振动压密过程相似；而对于饱和细颗粒土要破坏土的结构，由裂隙形成排水通道。对于饱和细颗粒土的强夯加固•郑颖人等［⑶将其