紅砂巖土在四點(diǎn)沖擊荷載下的沖擊試驗(yàn)結(jié)果分析.pdf

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1、紅砂巖土在四點(diǎn)沖擊荷載下的沖擊試驗(yàn)結(jié)果分析宋威偉(中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司重慶分公司，重慶摘要：為了對(duì)紅砂巖土在四點(diǎn)沖擊荷栽下的效應(yīng)進(jìn)行分析研究，對(duì)手動(dòng)擊實(shí)儀進(jìn)行改裝，將其中的沖擊錘進(jìn)行拆卸，使其可以自由選擇落地的距離，然后以此擊實(shí)儀對(duì)紅砂巖土進(jìn)行沖擊荷載的擊實(shí)試驗(yàn)。結(jié)果表明：土層的平均密度會(huì)隨著深度的變化而不斷變化，先變大后變小，且距離夯點(diǎn)越遠(yuǎn)，其密度越??；土體的抗剪強(qiáng)度會(huì)隨著落距的增加而不斷增加，而當(dāng)土體的總沖擊能量達(dá)到一定程度時(shí)，土體的上層和下層的平均密度會(huì)出現(xiàn)一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，最終其平均密度會(huì)處于一個(gè)穩(wěn)定值。關(guān)鍵詞：紅砂巖土；四點(diǎn)沖擊荷載；沖擊試驗(yàn)；效應(yīng)中圖分類號(hào)：TU

2、411文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：1672—401l(2017)06—0077—02DOI：10．3969／j．issrr1672—4011．2017．06．039U刖昌紅砂巖土主要集中在我國的贛南地區(qū)．而每一個(gè)地區(qū)的紅砂巖土的強(qiáng)度都有所差別，主要是因?yàn)槠渌酿ね恋V物質(zhì)成分、含量以及膠結(jié)物質(zhì)等都不相同，但紅砂巖土在經(jīng)過反復(fù)干燥與濕潤后，具備一定的水活性，最終導(dǎo)致巖土強(qiáng)度降低，在進(jìn)行工程使用時(shí)，其承載力也會(huì)相應(yīng)地降低，因此，在工程建設(shè)中，會(huì)采取強(qiáng)夯法將紅砂巖土進(jìn)行加固處理，提高土層的密度，加強(qiáng)其強(qiáng)度，從而提升其承載能力¨1。1試驗(yàn)方案1．1試驗(yàn)設(shè)備改裝后的手動(dòng)擊實(shí)儀；盛土容器的箱子，長

3、、寬分別為50、40cm，高度為30cm；自制的取土小盒，規(guī)格為內(nèi)徑2．5cm，高2cm，體積為9．82cm3；測量抗剪強(qiáng)度的四聯(lián)電動(dòng)應(yīng)變控制式直剪儀；常見的紅砂巖土，以初始含水率為10．5％，密度以1．4g／cm3為標(biāo)準(zhǔn)。1．2試驗(yàn)方法首先是布置夯點(diǎn)和密度測點(diǎn)，如圖1(a)所示，根據(jù)4個(gè)沖擊點(diǎn)設(shè)計(jì)出1個(gè)邊長18em左右的正方形，再將這個(gè)正方形分隔成4個(gè)軸對(duì)稱的小正方形，然后只需對(duì)其中1個(gè)正方形進(jìn)行研究分析，就可以知道其他3個(gè)正方形的情況。以左上方的正方形為研究對(duì)象，其中設(shè)置5個(gè)密度測試點(diǎn)，分別以A、B、c、D、E來表示，如圖1(b)所示，其中A點(diǎn)到B點(diǎn)的長度為9cm，A點(diǎn)到D點(diǎn)的距

4、離為6．35cm，A點(diǎn)到E點(diǎn)的距離為12．7cm。以夯坑底面為初始層面，每隔4cm設(shè)置1層密度測點(diǎn)，總共設(shè)置4層?。針對(duì)土樣的抗剪強(qiáng)度，主要選用直剪試驗(yàn)進(jìn)行測量，選取4個(gè)土樣進(jìn)行試驗(yàn)測量，將其分別置于不同垂直壓力下測量其抗剪強(qiáng)度，比如壓力可分別設(shè)置為100、200、300、400kPa等。(b)密度測點(diǎn)布置圖1試驗(yàn)夯點(diǎn)與密度測點(diǎn)布置圖2試驗(yàn)結(jié)果與分析2．1土層密度變化情況在試驗(yàn)中以20擊為例，檢測土層在相同擊數(shù)不同落距的情況下，各個(gè)擊點(diǎn)的密度變化。從試驗(yàn)中可以看出，土層在長期的沖擊荷載作用下會(huì)發(fā)生永久變形現(xiàn)象，由此可知，通過改變土體有限單位體積，可以改變土層的密實(shí)度。當(dāng)擊數(shù)都為20擊

5、時(shí)，各個(gè)測試點(diǎn)的土層密度會(huì)隨著落距的增加而不斷增加，當(dāng)落距不同時(shí)，土層的密度變化情況與深度變化情況基本相同。通過對(duì)5個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，A測點(diǎn)的土層密度最大，B測點(diǎn)與C測點(diǎn)的土層密度基本相同，而A測點(diǎn)處的土層密度變化是距離夯點(diǎn)越遠(yuǎn)其密度越小。另外，通過試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)5個(gè)測點(diǎn)處的土層密度會(huì)隨著深度的增加而不斷變化，其密度是先變大后變小，而且第2層的土層密度要比第3層的土層密度要小。當(dāng)落距相同時(shí)，第1層土層的密度變化隨著擊數(shù)的變化而不斷變化，擊數(shù)越多則其密度越??；而其他的土層密度則是隨著擊數(shù)的增加而不斷增加。出現(xiàn)這種情況，主要是因?yàn)闆_擊數(shù)在不斷增加的情況下，土層表面的震動(dòng)效果會(huì)越來越明顯，相

6、應(yīng)的土層密度也會(huì)逐漸增大，但是隨著沖擊次數(shù)的不斷增加，長時(shí)間的震動(dòng)會(huì)導(dǎo)致土體表面的土層發(fā)生松動(dòng)，甚至脫落，這樣一來，土層的密度就會(huì)慢慢降低。2．2土層抗剪強(qiáng)度變化情況土層抗剪強(qiáng)度的測量首先要確定出不同落距的土柱黏聚力，內(nèi)摩擦角等數(shù)值，在本次試驗(yàn)中，土柱的落距分別為91、79、68、57cm，首先通過直剪試驗(yàn)測量出不同落距下土柱的粘聚力和內(nèi)摩擦角，如圖2所示。收稿日期：2017—03—22圖2平均粘聚力和內(nèi)摩擦角的變化曲線圖作者簡介：宋威偉(1981一)男，江西永豐人，碩士研究生，工程師，主在試驗(yàn)中可以看出，土柱的平均粘聚力和內(nèi)摩擦力會(huì)隨要從事橋涵、巖土、結(jié)構(gòu)等專業(yè)的設(shè)計(jì)工作。著擊數(shù)的

7、增加而不斷增加，在A測點(diǎn)處時(shí)其數(shù)值最大，距離·77·32l09876543日芻＼R磔棼長露*夯點(diǎn)越遠(yuǎn)時(shí)其數(shù)值則越??；而B和C測點(diǎn)處的數(shù)值幾乎相等，主要是由于B和c測點(diǎn)均為兩個(gè)夯點(diǎn)的中間位置，其發(fā)生的效果是相同的舊J。通過試驗(yàn)可以看出，在不同落距、不同擊數(shù)下，土柱同一位置的平均粘聚力和內(nèi)摩擦角會(huì)隨著落距的變化而不斷變化，落距增加，其數(shù)值就會(huì)相應(yīng)地增加，可知土體結(jié)構(gòu)的總能量變化可以影響該處土層的抗剪強(qiáng)度。2．3土層平均密度隨沖擊荷載的變化情況以土體的3層密度變