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爆炸荷载作用下软土地基的变形特性研究

蔡德钩  
【摘要】:爆炸法挤密砂基、排淤填石等方法在一定范围内的推广应用,表现出爆炸法加载速率快、处理深度深等优点,但是爆炸固结法处理软土地基仍处于探索阶段,至今还没有建立起合理的作用机理。本文通过现场试验和数值模拟两种方法分析了软土地基在爆炸荷载作用下的变形特性,以期对爆炸法处理软土地基内在机理的研究有所贡献。 首先,对软土地基处理既有技术、国内外爆炸法处理地基及数值模拟的发展现状进行归纳总结,在此基础上提出爆炸法处理软土地基的研究方案。 其次,通过现场试验分析了软土地基在爆炸荷载作用后的变形特性、土体物理力学性质变化特性,并得出影响爆炸结果的主要因素。 再次,运用ANSYS/LS-DYNA3D软件进行了数值模拟,在验证爆炸振动的计算结果与实测结果的可靠性基础上,分析了条形药包爆炸后冲击波的显著影响范围和爆炸瞬间的地基变形特性。 最后,结合现场试验和数值模拟的结果分析了爆炸荷载作用下软土地基的变形机理。 论文主要结论有: 1)爆炸法处理软土地基加快了土体固结速率和地基沉降速率,有利于缩短施工工期,适用于工期紧的工程。 2)爆炸荷载作用下软土地基产生的地表沉降由两部分组成,即固结沉降和竖向位移。 3)爆炸荷载作用下软土地基发生变形经历两个阶段,即爆炸瞬间和爆后时期,也是孔隙水压的形成和消散两个阶段。 4)软土地基在爆炸荷载作用后一周,地表沉降趋于稳定,土体指标得到明显改善,有利于施工速度的提高。 5)土中爆炸存在显著影响范围,在显著影响范围内,土体发生弹塑性变形为主,在显著影响范围外,土体发生弹性变形为主。 6)一定的上覆压力有利于孔隙水压的消散,但压力以不使爆炸前后的地基失稳为限。


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