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本文结合国内外已有研究成果,对强夯加固地基的机理进行了比较系统的分析,总结了影响强夯加固效果的各因素和强夯加固技术的特点。由于强夯作用机理复杂以及加固土体存在许多不确定的因素,以往对强夯法的设计主要依靠工程类比方法和以往的工程经验。因此对强夯法进行比较深入的研究是很有必要。本文以己竣工并投入使用的浦东国际机场场道地基工程为背景,深入分析了单点夯击试验测试结果、强夯前后地面变形和地基土性状的变化,并在此基础上,利用有限元法对单点强夯进行数值模拟。
本文主要研究内容包括:强夯法加固软基的理论研究、强夯法加固软基的试验研究和单点强夯加固的数值模拟。其中,理论研究是强夯法研究的前提,意在分析强夯法的作用机理和影响因素;试验研究主要通过大量的室内外试验,确定场道地基土的物理力学特性和强夯法加固场道地基的效果,并为后面的数值模拟提供合理的力学参数;数值模拟是对理论研究和试验研究的验证,主要应用有限元软件ANSYS对单点强夯加固机场场道地基的夯击过程进行模拟,得出强夯过程中路基土体位移、主应力的变化情况和合适夯击次数,进一步完善了强夯法加固场道地基的研究。
大量的室外现场试验和室内数值模拟结果表明,强夯法是一种较好的地基加固处理方法,采用其进行软土地基处理是可行的。通过现场试验找到强夯法合适的夯锤、夯点间距、夯击次数和施工工艺能提高强夯法的工程经济性。在浦东机场的强夯法地基处理中,采用18t夯锤,起吊高度为11.2m,单点夯击7次能达到较好的处理效果。