【摘 要】
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振杆密实法是20世纪60年代国外发展起来的一种地基处理新方法,该方法将振杆固定于振动器下方,振动器垂直振动带动振杆沉入土中,通过调节振动器频率至振锤-振杆-土系统的共振频率,利用共振时的振动放大效应,引起周围土体剧烈振动,实现振动能量从振杆到土层的最佳传递,从而达到密实土体的作用效果。因其具有施工便捷、经济实用和绿色环保等优点,近年来在国内可液化粉土和湿陷性黄土地基中得到成功应用。然而,关于振杆密
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振杆密实法是20世纪60年代国外发展起来的一种地基处理新方法,该方法将振杆固定于振动器下方,振动器垂直振动带动振杆沉入土中,通过调节振动器频率至振锤-振杆-土系统的共振频率,利用共振时的振动放大效应,引起周围土体剧烈振动,实现振动能量从振杆到土层的最佳传递,从而达到密实土体的作用效果。因其具有施工便捷、经济实用和绿色环保等优点,近年来在国内可液化粉土和湿陷性黄土地基中得到成功应用。然而,关于振杆密实法处理深厚杂填土地基的应用研究和相关案例还未见报道。本文通过现场土体振动试验、扰动试验、加固效果检验和施工参数计算,并结合工程案例,对振杆密实法处理杂填土地基的工艺参数和加固效果进行研究,验证振杆加固杂填土的可行性,为杂填土地基处理提供一种新的技术手段。主要研究内容和成果如下:(1)通过振杆密实试验过程中的地表振动测试,研究了不同工况、不同频率下的土体振动响应,确定了振杆密实工艺各阶段的频率参数,分析了振动传递和能量衰减规律。地表振动试验结果表明:加固杂填土地基的共振频率约为16Hz。振杆高频下沉阶段,振动以竖向为主;低频留振阶段,土体水平振动明显,水平振动分量甚至会大于垂直振动分量。试验过程中地表最大振动速度随与振点距离的增大而减小,产生的振动能量大部分被振点附近土体吸收。试验条件下,采用H形振杆的安全施工距离小于2m。(2)通过深层水平位移和分层沉降监测,分析了振杆施工对周围土体的扰动影响和加固机制,并对留振工艺进行探讨。试验结果表明:土体水平位移和分层沉降随与振点距离的增加峰值有所减小,并随振杆下沉深度增大而增大,单点振动影响范围可达1.5m。振杆周围土体受侧向挤压作用明显,并受反复剧烈振动产生竖向沉降,土颗粒重新排列,从而密实松散杂填土。深层杂填土中的加固范围大于浅层,深层土的加固效果好于浅层。留振不能扩大振杆密实加固范围,但能提高浅层杂填土的密实效果,且留振时间大于1min即可达到最佳处理效果,多余留振时间对密实度提高不明显。(3)通过原位测试方法检测、评价了振密加固效果,并分析了振点间距和振动叠加效应对加固效果的影响。结果表明:无论是三角形布点还是正方形布点,加固后形心点位密实度、振点连线中点密实度和振点处密实度依次递减。小间距布点下振动叠加效应显著,缩小振点间距有利于提高加固效果。加固后土层孔隙比降低,瑞利波波速、密实度和地基承载力大幅度提高,影响深度超过其设计加固深度,施工作业面以下1m范围内的土层密实度大幅提高,验证了振杆密实法加固杂填土地基方法的合理性。(4)综合对比和分析了有关深层振动密实技术的设计方法和研究资料,给出了振动频率、振点间距、留振时间等参数的设计建议。(5)针对浅部密实效果差的问题,提出了深层振杆密实结合浅层注浆的深厚杂填土地基处理方案,解决了某工程因振点间距过大、上覆应力过小导致的振后浅部土层密实效果欠佳的问题,与常规注浆处理方法相比,技术经济效益显著,可为类似工程提供参考。
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