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爆炸加固饱和砂土地基的有效性虽然已经被许多试验和某些工程验证,但是由于对其加固机理认识并不充分,对设计和施工中所涉及的各爆炸参数缺乏成熟的计算方法和依据,这阻碍了该方法在地基加固工程中进一步推广应用。本文通过模型试验和数值模拟两种科研手段,对爆破法加固砂土地基的加固机理,尤其是加固规律做了深入分析,在加固机理,加固规律和分析方法上都取得了较多的成果。
在模型试验方面,一方面通过不同的雷管布置方案,分析了设计施工中涉及的各爆破参数(装药量,炸药埋放深度,炸药埋设方式以及炸药间隔距离等)对加固效果(加固强度,加固范围,加固深度)的影响规律,为这类地基处理方法的设计和施工提供了较有价值的参考依据和应用规律。除了应用规律的研究,另一方面,还对饱和砂土动力液化机理研究中较为重要的孔隙水压力,土体体积变化和排水量等变量做了较为详细的分析,得到了一些理论研究上较为重要的规律,比如爆破作用下土体中孔压产生,分布和消散规律;影响孔压和和砂土液化的因素;爆炸作用下饱和砂土的水,土体积变化规律等,为这类问题的理论研究提供了试验数据和试验规律。
作为重要的科研辅助手段,本文还基于瞬态孔压理论,采用LS-DYNA显式动力程序对模型试验中测得的孔隙水压力峰值进行了数值模拟。数值模拟的结果表明,用HIGH EXPLOSIVE_BURN炸药本构和JWL状态方程模拟雷管,NULL流体本构和GRUNEISEN状态方程模拟孔隙水,Drucker-Prager弹塑性本构模拟土骨架,并且采用ALE固流耦合算法,不仅可以较好的模拟爆炸作用下饱和砂土的超孔隙水压力,而且也为这类问题的数值模拟提供了一个可行而有效的分析方法。