基于应力波理论和侵彻理论的强夯法机理分析

摘要

随着我国土木工程建设事业的发展，强夯法处理地基得到了广泛的应用。但是，强夯法处理地基的设计到目前为止仍然主要靠经验公式，没有严格的理论支持。很多学者作过有关强夯法的研究，但是大部分理论很难应用到具体的工程实践中。本文首先总结了前人对夯击时作用于土体的冲击荷载、夯锤的作用时间、夯坑深度、加固体形状以及土体的本构关系等有关强夯的研究成果，然后在此基础上对强夯理论作了以下分析： 1．基于应力波理论，将加固体假设为半无限长圆柱体，考虑其侧面摩擦力和自身重力，采用加载一卸载双线性本构模型，推导出了强夯夯击时土体的波动方程，并采用特征线法进行求解，得到了在加载、卸载的不同时刻，不同深度处地基土体的应力、应变和运动速度的理论表达式。 2．采用侵彻理论对强夯法进行了动力分析，分别假设柱塞体为圆柱形和圆台形两种形状，针对夯锤和两种形状柱塞体分别推导了其运动方程，并用 Matlab 软件进行求解，然后进行了实例验证，结果表明将侵彻理论引入强夯分析是可行的。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1强夯法简介

1.1.1强夯技术发展历史回顾

1.1.2强夯法的适用性

1.1.3强夯法的优点

1.2强夯研究现状

1.2.1强夯加固机理研究

1.2.2有效加固深度

1.2.3强夯振动环境分析

1.2.4强夯数值模拟

1.2.5夯锤跟土体之间的接触应力和土中应力分布

1.2.6强夯前后土体性状变化

1.3强夯性状总结

1.3.1强夯荷载的冲击特性

1.3.2强夯时被加固土体的形状

1.3.3夯锤跟土体的作用时间

1.3.4波动能量

1.3.4强夯时土体服从的本构模型研究

1.4应力波研究介绍

1.4.1冲击波介绍

1.4.2强夯的冲击波分析现状

1.5侵彻理论研究介绍

1.6本文研究背景与主要工作

参考文献

第2章强夯的应力波分析

2.1应力波的研究方法

2.1.1基本方法

2.1.2强弱间断定义

2.1.3特征线法介绍

2.1.4卸载波概念

2.2应力波分析

2.2.1已知条件

2.2.2波动方程推导

2.3波动方程的特征线解答

2.3.1特征线及相容方程推导

2.3.2加载波分析

2.3.3卸载波分析

2.4波动方程分离变量解法探讨

2.5分析及结论

参考文献

第3章强夯问题的侵彻理论分析

3.1引言

3.1.1侵彻现象的分类

3.1.2侵彻理论在强夯法中的应用

3.2侵彻过程分析和研究方法

3.3初始条件

3.3.1基本物理条件

3.3.2土体本构模型

3.3.3压缩波波速的确定

3.4夯锤和组合体受力分析

3.4.1夯锤侧面受力

3.4.2组合体侧面受力

3.4.3夯锤和柱塞体底面应力的计算

3.4.4受力分析

3.5运用动量定理推导

3.5.1对夯锤

3.5.2对圆柱形组合体

4.5.3对圆台形组合体

3.6加固深度的确定

3.7程序编制及实例分析

3.7.1程序编制

3.7.2实例分析

3.8本章小结

参考文献

第4章总结与展望

4.1工作总结与结论

4.2进一步研究建议与展望

致谢