地基处理 教学课件 作者 贺建涛 第四章.ppt

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1、4.1概述第四章强夯法和强夯置换法强夯法是法国Menard技术公司于1969年首创的一种地基加固方法，又名动力固结法或动力压实法。这种方法是反复将夯锤（质量一般为100～400kN）提到一定高度使其自由落下（落距一般为10～40m），给地基以冲击和振动能量，从而提高地基的承载力，降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等。同时，夯击能还可提高土层的均匀强度，减小将来可能出现差异沉降。Smoltczyk在第八届欧洲土力学及基础工程学术会议上的深层加固总报告中指出，强夯法只适用于塑性指数的土。

2、中华人民共和国行业标准《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)中规定：强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。4.1概述第四章强夯法和强夯置换法强夯置换法是采用在夯坑内回填块石、碎石等粗颗粒材料，用夯锤夯击形成连续的强夯置换墩。强夯置换法是20世纪80年代后期开发的方法，适用于高饱和度的粉土与软塑~流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严的工程。强夯置换法具有加固效果显著、施工期短、施工费用低等特点。强夯置换法一般处理效果良好，个别工程因设计、施工不当，加

3、固后会出现下沉较大或墩体与墩间土下沉不等的情况。因此，《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)特别强调，采用强夯置换法前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果，否则不得采用。4.2加固机理第四章强夯法和强夯置换法(1)动力密实采用强夯加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土是基于动力密实的机理，即用冲击型动力荷载，使土体中的孔隙减小，土体变得密实，从而提高地基土强度。在采用强夯法加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土的过程中，高能量的夯击对土的作用不同于机械碾压、振动压实和重锤夯实，巨大的夯击能量产生的冲击波和动应力在土中

4、传播，使颗粒破碎或使颗粒产生瞬间的相对运动，从而孔隙中气泡迅速排出或压缩，孔隙体积减少，形成较密实的结构。4.2加固机理第四章强夯法和强夯置换法(2)动力固结用强夯法处理细颗粒饱和土时，则是借助于动力固结的理论，即巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波，破坏了土体原有的结构，使土体局部发生液化并产生许多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水压力消散后，土体固结。由于软土的触变性，强度得到提高。Menard根据强夯法的实践，提出了与太沙基静力固结理论不同的、新的动力固结模型和理论。图4-1为太沙基静力

5、固结理论和Menard动力固结理论的模型对比图。4.2加固机理第四章强夯法和强夯置换法4.2加固机理第四章强夯法和强夯置换法①饱和土的压缩性由于土体中有机物的分解，土中总存在一些微小气泡，其体积占土体总体积的1%~4%。进行强夯时，气体体积压缩，孔隙水压力增大，随后气体有所膨胀，孔隙水排出，孔隙水压力减少，固相体积不变。这样每夯击一遍，液相和气相体积有所减少。根据实验，每夯击一遍，气相体积可减少40%。4.2加固机理第四章强夯法和强夯置换法②产生液化在重复夯击作用下，施加于土体的夯击能迫使土结构破坏，孔隙水压

6、力上升，使土体中的气体逐渐受到压缩。因此，土体的沉降量与夯击能成正比。当气体体积的百分比接近零时，土体便变得不可压缩。当施加到相应于孔隙水压力上升到与覆盖压力相等的能量时，土体即产生液化。应当指出，天然土的液化常常是逐渐发生的，绝大多数沉积物是层状和结构性的。粉质土层和砂质土层比粘性土层先进入液化。尚应注意的是，强夯时所出现的液化，它不同于地震时液化，只是土体的局部液化。4.2加固机理第四章强夯法和强夯置换法③渗透性变化当土体出现液化或接近液化时，土体中将产生裂隙，土的渗透性骤增，孔隙水得以顺利排出。当孔隙水

7、压力的消散到小于土颗粒之间的横向压力时，土中裂隙闭合，土中水的运动又恢复常态。④触变恢复当土体液化或接近液化时，抗剪强度为零或最小，吸附水变成自由水。随着孔隙水压力的消散，土颗粒间接触将较夯击前更为紧密，土的抗剪强度和变形模量会有较大幅度增长。这时自由水重新被土颗粒所吸附而变成了吸附水，这也是具有触变性土的特性。4.2加固机理第四章强夯法和强夯置换法4.2加固机理第四章强夯法和强夯置换法(3)震动波压密压缩波即纵波，其质点运动方向和波的传播方向一致，这种波约占总波动能量的7%。压缩波振幅小，周期短，传播速度快

8、。它导致孔隙水压力增加，同时使土粒错位。剪切波即横波，其质点运动方向和波的传播方向垂直，是一种横向位移运动。它约占总波动能量的26%。剪切波振幅较大，周期较长，波速约为压缩波的1/2~1/3。它使土粒受剪切，具有密实作用。瑞利波向外传播时，其质点在波的前进方向与地表面法向构成的平面内做椭圆运动，转动方向与波的前进方向相反，在地面呈滚动形式。瑞利波携带了总波动能量的67%。它具有振幅大、周期长的特点，