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大能量强夯置换法处理深圳地区软土地基的应用研究

徐玉胜  
【摘要】:自上世纪80年代强夯置换法成功用于处理软土地基以来,在沿海软土分布地区得到了广泛的应用。但由于对其机理以及各施工参数与置换效果的关系方面研究较少,实际应用多以经验和现场试验方法为主,至今尚无成熟的理论和设计方法。本课题避开复杂的理论分析推导,立足试验,揭示规律,针对深圳地区软土,从室内模型试验、现场试验和数值模拟分析的角度对强夯置换法处理软土地基的机理及强夯置换效果与夯击能量、垫层厚度、夯锤直径等工艺参数之间的关系进行了系统研究,在以下几个方面取得了一些具有重要实际意义的结论: 1、通过1#模型箱31个试验点的试验结果,直观地展示了置换体随夯击次数的发展过程。掌握置换体发展规律的同时,为大变形动力有限元程序模拟强夯置换过程提供了可靠的参数和校核数据。通过对该模型试验连续多击次的数值模拟和软土损伤参数反演,总结出了强夯动力作用下土体损伤参数的变化规律和取值范围,为后续强夯置换现场工况的数值模拟分析提供了可靠的参数取值依据。 2、根据2#模型箱24个试验夯点实测的置换体形态,系统总结了单击夯击能量、夯锤直径及工作垫层厚度等参数对置换体形态的影响规律,揭示了孔隙水压力随强夯置换体发展过程的变化规律,对强夯置换法的机理有了更深刻的认识。 3、通过现场不同夯击能量、不同锤径、不同垫层厚度方案的大能量强夯置换试验,对比了上述参数对置换深度的影响程度,进一步验证了模型试验总结出的规律。同时对强夯置换的施工工艺进行了研究和总结,提出了根据夯沉量动态调整夯击能量以及先平锤后异型锤的特殊施工工艺,可得到更好的置换效果。 4、采用大型动力有限元程序ABAQUS,针对现场工况条件下夯击能量、垫层厚度、夯锤直径等影响置换深度的参数进行了系统的模拟分析,总结了他们之间的定量关系,提出了置换深度的预估公式,计算结果与现场实测深度有很好的吻合度。 5、在上述研究成果的基础上,对工作垫层的厚度及填筑工艺、置换深度、夯点间距、喂料方式、夯击能量的过程控制、施工顺序和强夯间歇时间等工艺参数进行了详细的分析研究,为强夯置换法处理深圳淤泥土的定量化设计创造了条件。


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