强夯法施工参数对加固效果的影响及数值模拟研究

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强夯法是一种方便快捷、经济环保的地基处理方法。自问世以后,便很快在全世界流行开来。对于强夯法,最终的目标是以最少的夯击能,达到预期的加固效果。强夯法加固地基的思想起源于古老的夯实法,施工过程很简单。虽然强夯法目前应用很广泛,可是至今也没有一套完整的理论指导强夯法的设计。强夯法冲击地面时的荷载为非线性荷载,并且由于土体发生非线性塑性变形,运用传统的解析法去研究强夯的过程是非常困难的。目前的主要做法还是借助数值模拟技术进行求解。强夯法加固理论的研究主要集中于两个方面:动力固结理论和振动波密实理论。对于强夯法的施工参数与加固效果的关系研究,主要是一些工程人员结合自己的工程实际,开展了一些强夯实验研究。目前,对强夯法的设计主要是基于以往的实践经验。本文先总结了强夯法的发展历程及研究现状,分析了强夯法的动力固结理论和震动波密实理论,在此基础上,对强夯各施工参数与加固效果的关系进行了深入的分析,以青岛市政建物流园地基强夯工程为例,分析了强夯施工参数组合与加固效果的关系。最后,使用当前非常流行的岩土工程数值模拟软件FLAC3D对该工程进行了数值模拟分析。本文所作的工作主要有:(1)从理论上对强夯加固机理进行了总结和分析,包括动力固结理论和震动波压密理论;(2)对强夯法的设计施工参数进行了全面分析,对各参数对加固效果的影响进行了详细的评价;(3)结合工程实例,分析了强夯法施工参数组合对地基加固效果的影响;(4)运用波动理论,推导出了夯锤夯击时,接触应力峰值大小,以及加载和卸载时间;(5)运用FLAC3D程序建立有限差分数值分析模型,将理论推导的接触应力时程输入到模型中,模拟强夯的施工过程;(6)对模型所作出的动力响应,进行了相关数据采集和计算机制图,对输出结果进行了全面系统的分析。分析了强夯后土体的应力应变情况、土体的加固深度以及单击夯沉量、单点夯沉量等,全方位研究了土体的应力和位移变化情况。
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