动力排水固结法理论分析与工程应用研究

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本文通过理论分析、数值模拟和现场试验几方面的细微工作,对动力排水固结法加固饱和软粘土地基的加固机理与效应以及施工工艺进行了比较系统的研究。 首先,对动力固结法与波动理论的内在关系进行了探讨。夯击能量以波的形式向土体深度传播,当土体中某点的波能达到一定强度即可起到加固的效果。夯能的传播以一维传播为主,即形成了夯坑下土体加固效果远大于坑周土体的现象,在设计时应注意夯点间距不宜过大。夯能的作用将强力排除土体中的流体(孔隙水或孔隙中的气体),使得砂土逐渐压密、软土逐渐固结,从而起到加固地基的作用。 其次,对动力固结法进行了数值模拟分析,得出了锤底接触力的分布及变化规律。由于地基土的反力作用使得夯锤发生一定的弹起,故强夯接触力具有强间断性的特征。同时,得出了强夯过程中土体动态响应基本规律,包括夯锤冲击力时程及空间分布情况,土体动应力分布传播情况,地表和土体深层位移情况,以及土体密度分布变化情况。 在强夯过程中,同一位置土体的位移峰值到达时间比应力峰值到达时间存在滞后效应,随着深度和径向距离的增大,土体位移和应力的峰值逐渐滞后,这正反应了波的传播特性。动荷载结束后,土体中流体被挤出土体发生弹塑性变形,使得土体得到加固。土体密度变化呈球面分布,从夯锤底逐渐向外传播。 进而,通过对不同参数下的夯击过程进行数值模拟分析,得出了动力固结过程中加固深度与其影响因素之间的关系曲线,其中加固深度分别随夯锤落距、夯锤质量、夯击能和土体弹性模量的增加而增大,并随着夯锤半径的增大而减小。各影响因素对加固深度的影响程度随着各自数值的增大逐渐减小。 再其次,研究了夯击作用下地基的振动特性,得出了土粒的振动规律。土粒加速度峰值及其出现的时间随着深度和径向距离的增大呈现逐渐滞后效应,也说明了夯能传播的性状特征。土粒的最大竖向加速度和径向加速度都随着深度和径向距离的增大而减小。在此基础上,提出了确定最小安全距离的方法和减振措施。 最后,通过现场试验分析,研究了动力排水固结法的加固效应,并证实了通过监测信息反馈及时完善信息化施工的可行性。 综上所述,本文较全面地探讨了动力排水固结法的加固机理等性状特征并通过对对动力排水固结法的工程应用研究,提出了相应的施工工艺,可供实际工程应用时参考。
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