山区碎石填土地基强夯加固机理及设计参数研究

摘要

利用强夯法加固“开山填谷”、“抛石填海”等高填方、大面积、疏松且回填厚度不均匀的地基处理工程有着巨大的优势,因其具有工艺简单、施工速度快、节省材料和工程造价、加固效果好等诸多优点,所以在工程应用中能取得很好的经济效益和社会效益,但这方面的理论研究相对较少尚不成熟,设计计算仍处在高度经验和定性的水平上,因此对强夯加固山区碎石填土地基的理论与应用进行深入的研究,具有重要的理论与应用价值和现实意义。
　　 本文在现有研究成果的基础上,进行的主要研究工作和取得的成果有:
　　 (1)应用模糊优选理论,并给出了该方法的原理、模型及具体的应用步骤,结合具体的工程实例,分析所列举的可实施的地基处理方案。根据各指标因素的重要程度,赋予不同的权值,运用数学方法将主观性因素转化为数学形式,可靠性较高。
　　 (2)分析了山区碎石填土的结构和构造特征及工程受力特点,通过三种波的传递过程分析强夯宏观和微观的加固机理并做了图解说明,分析表明各类波对山区碎石填土地基各有贡献,只是贡献的方式不同,分析时应从整体把握,强夯加固的效果是三种波协同作用的结果。
　　 (3)从理论上分析,得出夯锤越重落地时获得的动量越大,整个冲击过程中受振持续的时间越长,颗粒骨架就越易发生改变趋于密实,并借助于碰撞理论分析得出,夯锤越重,动能损失越小,夯能往土体深部传播的比例越多,夯实效果越好。通过具体的工程试验,在夯击能及其它参数一定的情况下,选用不同锤重落高进行定量分析,得出应选重锤的结论,在此建议规范明确最小锤重要求,在单击夯击能一定时,尽量用重锤,若用轻锤不易达到设计要求;
　　 (4)归纳总结了强夯加固山区碎石填土地基有效加固深度传统估算方法,并在分析其主要影响因素的基础上,应用量纲原理,提出改进的估算公式h=√MH/Aγd,并结合规范提出采用γd≥20kN/m3可作为强夯加固此类地基的有效加固深度的判别标准,通过工程实例,与其他研究者所推公式计算相比较,表明该公式计算结果误差最小;并结合实例分析得出,夯锤底面积越大有效加固深度越小,在此建议规范给出夯锤直径的取值范围,在单击夯击能一定时,夯锤底面积不同,有效加固深度不同。