低能强夯与真空降水联合法机理探讨及在深圳的应用研究

【摘要】： 低能强夯与真空降水联合加固技术综合了强夯与真空降水两种施工技术的特点,是一种新的联合加固技术。目前,对该联合技术的研究和应用还处在探索阶段,缺乏系统和全面的研究,导致其加固机理和固结理论方法尚不成熟。在实际工程应用中,针对饱和软粘土,设计和施工还处于边试验边应用阶段,对低能强夯联合真空降水法进行理论探索,并将其应用于深圳滨海软土地基处理工程中具有重要的理论意义和实用推广价值。 本文在前人工作的基础上,通过理论研究、数值模拟和现场试验,对低能强夯联合真空降水加固技术及其机理进行了较为深入的探讨和研究。 (1)以深圳滨海地区软基处理工程(主要是港口码头等大面积软基处理工程)为背景,对深圳滨海地区的软土特性进行总结归纳,并对土的各项物理性能指标之间的关系进行了统计分析,为软土地基处理相关设计、施工提供重要的参考依据。 (2)基于太沙基三维固结理论、动力固结原理、振动波压密等理论分别对真空降水、低能强夯、低能强夯联合真空降水加固机理进行了阐述与讨论,并分析探讨了非饱和土和饱和土的强夯加固机理。 (3)详细介绍和推导Biot动力固结平衡方程和连续性方程。并结合低能强夯法的加固特点,将三维动态八结点形函数概念引入到平面八结点动态等参元中,建立了三维动态八结点单元刚度矩阵和质量矩阵,为低能强夯有限元数值模拟分析构建了理论模型。 (4)以Biot动力固结方程为理论基础,利用FLAC-3D建立了低能强夯动态模拟数值模型,并对边界条件、初始条件以及瞬态荷载模型进行了设定。结合深圳滨海地区软土的特性,选取了低能强夯的八种工况进行了数值模拟分析,给出了位移场、夯击影响范围、夯沉量、夯击引起的地面竖向位移的计算结果,分析了落距、夯锤质量和夯击能对夯击沉降量的影响。 (5)选用深圳市前海湾某地块软基处理工程为例,进行了低能强夯联合真空降水施工现场试验,详细介绍了低能强夯与真空降水联合加固法的参数设计、施工工序、施工要求以及监测情况。试验结果表明,在综合考虑软土特性的基础上,采用低能强夯联合真空降水法处理深圳滨海大面积软土地基,技术上可行,经济上合理,施工方便,可节省工期和成本,效果良好,具有一定的推广应用价值。