强夯大变形加固机理的数值分析

摘要

强夯法由于效果显著、适用范围广和经济易行等优点,常用于加固碎石土、杂填土和湿陷性黄土等各类地基,不仅能提高地基强度和地基承载力,还能改善地基抗震动液化的能力和消除土的湿陷性,在实际工程中取得了广泛的应用.因此对强夯加固机理的研究,是工程界面临的一个重要课题.该文应用大变形几何非线性有限元,系统分析了强夯加固机理和强夯振动对环境的影响,主要内容有:1、应用大变形几何非线性有限元分析强夯加固机理,考虑了地基在强夯瞬态荷载作用下产生的位形变化,在现时构形上建立强夯本构关系,真实反应强夯过程中产生的刚体位移的影响.2、根据P波阻尼和S波阻尼的概念,推导了一个材料阻尼矩阵.用P波阻尼因子η<,P>和S波阻尼因子η<,S>来说明材料的阻尼特性,具有确切的物理意义,并且两个阻尼参数可以通过试验直接获得.3、采用改进人工边界法,通过分析边界外无限域对人工边界的作用力来模拟波在人工边界的传播,推导出人工边界上的刚度矩阵和阻尼矩阵.具有概念清楚,计算简便,且容易和有限元数值解法相结合等优点.4、运用以上理论,编制了几何非线性有限元程序,通过一个算例分析,说明程序的正确性.对影响加固效果的强夯参数进行研究,得出一些结论:强夯过程中存在一个最佳夯击次数;增大夯击能量将会有效提高加固效果,不同夯击能量前几击的单击沉降量差异很大,随后渐趋一致;同一夯击能量的锤重和落距存在一个合理的组合,重锤低落比轻锤高落的加固效果要优越.5、研究强夯振动对环境的影响,得出速度和加速度沿水平距离的衰减规律,判定建(构)筑物的最小安全距离.在不满足安全距离的情况下,隔振沟是一种有效的隔振措施,隔振沟的隔振效果随沟深逐渐增长,建筑物与隔振沟的位置越近隔振效果越好,但和沟宽无关.

目录

文摘

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第一章绪 论

§1.1强夯法概述

§1.2强夯法加固机理

§1.3强夯法数值计算模型研究现状

§1.4人工边界问题

§1.5本文研究的目的和内容

第二章强夯大变形模型的建立

§2.1几何非线性条件下的有限应变和应力分析

§2.2几何非线性条件下的虚功方程

§2.3强夯的本构关系

§2.4大变形有限元的动力平衡方程

§2.5材料阻尼

§2.6人工边界

§2.7数值算法和离散准则

第三章强夯加固机理的大变形分析

§3.1强夯冲击荷载的形式

§3.2工程概况和地基资料

§3.3土体变形分析

§3.4土体中动应力的分布情况

§3.5夯击能量的影响

§3.6夯间距的影响

第四章强夯振动对环境的影响

§4.1强夯振动对环境的影响

§4.2强夯振动的容许振动限值

§4.3基础隔振

第五章结论与建议

§5.1结论

§5.2进一步工作的建议

参考文献

致 谢