强夯作为一种常用的地基加固方式,在各种大型建筑工程中广泛应用。但是目前对于强夯加固机理的理解尚不够深入,目前对于强夯的认识多集中于静态参数强夯前后的变化,对于强夯的动态过程研究较少。并且,对于强夯的加固范围的计算方法也大多停留在计算加固深度的一维状态,对于整体的加固范围没有较为有效的方法。本文依托973项目“山区支线机场高填方变形和稳定控制关键基础问题研究”,通过两个在建机场(北京新机场和承德机场),研究了强夯引起的振动在土石混合料和粉土地基中的传播规律,提出了对加固机理的新认识和可以计算加固范围的计算方法,主要研究内容如下:(1)针对三个不同的强夯能级(1000,1500,2000 k N·m),在北京新机场进行了粉土地基大型的现场试验,并对试验获得的夯锤振动加速度时程曲线、二维(竖直和水平方向)土体内部振动加速度和速度的传播过程以及夯坑的沉降规律等结果进行了分析。旁压试验和标贯试验说明,加固区域的土体整体属性都有了明显的改善,土体内部的振动规律的变化与夯坑沉降规律具有一致性,都表现出先增加后稳定的状态。当土体内部的振动加速度和速度超过一定值后,就会引起土体内部的颗粒密度增加,从而起到加固的效果;(2)强夯的加固机理可以解释为夯锤首先赋予夯坑内部土体以动量,将其压入周围土体,而后周围土体中的颗粒在相互之间动量的转化过程中,产生不可恢复的位移,可以称之为位移扩散原理;根据这一原理,利用夯坑的形状,对土体内部的沉降规律进行了数学模型描述,通过4组室内试验的验证,可以看出该数学模型可以有效的计算强夯内部的沉降规律;(3)通过承德机场的现场试验,利用3D扫描技术对夯坑的变形规律进行了建模,验证了沉降计算模型中关于夯坑的假设;通过测量填筑体内部的沉降规律,验证了该模型可以用于现场计算之中;在确定了加固范围的基础上,对模型中的参数进行了反演,得出了0.04 m的临界位移量,并利用该值与文献中的数据进行了对比,取得了一致的结果;(4)利用颗粒流软件对强夯的加固过程进行了数值模拟,从微观的角度分析了强夯过程中孔隙率及动态发展的规律,并比较了“重锤低落”和“轻锤高落”5中组合方式之间的振动规律;在强夯的作用下,孔隙率距离夯坑越远变化越小,在夯锤正下方的效果最好,侧方主要集中在3~4 m的范围;“重锤低落”产生振动的衰减速度要小于“轻锤高落”,因此,可以传播更远的距离,加固深度也更大。