地基處理強(qiáng)夯法.ppt

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1、第九章強(qiáng)夯法（強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法）強(qiáng)夯法又稱為動(dòng)力固結(jié)法或動(dòng)力壓密法。這種方法是將100~400kN的重錘（最重達(dá)2000kN），以6~40m的落距落下給地基以沖擊和振動(dòng),從而達(dá)到提高土的強(qiáng)度,降低其壓縮性，改善土的振動(dòng)液化條件,消除濕陷性黃土的濕陷性等目的。強(qiáng)夯法由法國Menard技術(shù)公司于1969年首創(chuàng)，當(dāng)時(shí)，僅用于加固砂土和碎石土地基，但隨著施工方法的改進(jìn)，其應(yīng)用范圍已擴(kuò)展到細(xì)粒土地基。1由大量工程實(shí)踐證明，強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基；強(qiáng)夯置換法適用于高飽和度的粉土與軟塑~流塑的粘性土等地基上對(duì)變形控制要求不嚴(yán)的工程。

2、強(qiáng)夯置換法在設(shè)計(jì)前必須通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性和處理效果。對(duì)高飽和度的粉土與粘性土地基，尤其是淤泥與淤泥質(zhì)土，處理效果較差，使用要慎重。若在夯坑內(nèi)回填塊石、碎石或其它粗粒材料進(jìn)行強(qiáng)夯置換時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性。2強(qiáng)夯和強(qiáng)夯置換施工前，應(yīng)在施工現(xiàn)場(chǎng)有代表性的場(chǎng)地上選取一個(gè)或幾個(gè)試驗(yàn)區(qū)，進(jìn)行試夯或試驗(yàn)性施工。試驗(yàn)區(qū)數(shù)量應(yīng)根據(jù)建筑場(chǎng)地復(fù)雜程度、建筑規(guī)模及建筑類型確定。由于強(qiáng)夯法施工方法簡單、快速經(jīng)濟(jì)、目前被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、倉庫、油罐、貯倉、公路和鐵路路基、飛機(jī)場(chǎng)跑道及碼頭等工程。39.1強(qiáng)夯加固機(jī)理強(qiáng)夯法雖然在工程中得到廣泛應(yīng)用，但由于其加固機(jī)理比較復(fù)雜，至今還沒有一套

3、成熟的理論和設(shè)計(jì)計(jì)算方法。根據(jù)工程實(shí)際實(shí)踐和試驗(yàn)研究成果，對(duì)不同的土質(zhì)條件和施工工藝，其加固機(jī)理有所不同。目前，強(qiáng)夯法加固機(jī)理概括起來有三個(gè)方面，即動(dòng)力固結(jié)、動(dòng)力夯實(shí)和動(dòng)力置換。一、動(dòng)力固結(jié)Menard根據(jù)飽和土經(jīng)強(qiáng)夯后瞬時(shí)沉降數(shù)十厘米這一事實(shí)，對(duì)傳統(tǒng)的固結(jié)理論提出不同看法，認(rèn)為飽和土是可壓縮的，并提出了一個(gè)新的動(dòng)力固結(jié)模型。圖9.1-1為靜力固結(jié)理論與動(dòng)力固結(jié)理論的模型對(duì)比圖，表9.1-1為兩種模型對(duì)比表。456動(dòng)力固結(jié)理論可概括為以下幾方面：（一）飽和土的壓縮性傳統(tǒng)的固結(jié)理論以孔隙水的排出是飽和細(xì)顆粒土出現(xiàn)沉降的前提為條件。但在進(jìn)行強(qiáng)夯施工時(shí)，在瞬時(shí)荷載作用下，孔隙水不能迅速排出

4、，顯然這就無法解釋強(qiáng)夯時(shí)立即發(fā)生沉降這一現(xiàn)象。Menard以為，由于土中有機(jī)物的分解，第四紀(jì)土中大多數(shù)都含有微氣泡形式出現(xiàn)的氣體，其含氣量大約在1%~4%，強(qiáng)夯時(shí)，氣體壓縮，孔隙水壓力增大，隨后氣體有所膨脹，孔隙水排出，液相、氣相體積減少，即飽和土具有可壓縮性。根據(jù)試驗(yàn)，每夯擊一遍，氣體體積可減少40%。強(qiáng)夯時(shí)，含氣孔隙水不能消散而具有滯后現(xiàn)象，氣相體積不能立即膨脹，這一現(xiàn)象由動(dòng)力固結(jié)模型中活塞與筒體間存在摩擦來模擬。7（二）局部液化強(qiáng)夯時(shí)，土體被壓縮，夯擊能越大，沉降越大，孔隙水壓力也不斷增加，當(dāng)孔隙水壓力達(dá)到上覆土壓力時(shí)，土體產(chǎn)生液化，這時(shí)土中吸著水變?yōu)樽杂伤?，土的?qiáng)度下降到最小

5、值（見圖9.1-2），即土體的壓縮模量是可變的，在動(dòng)力固結(jié)模型中以可變彈簧剛度來模擬。在圖9.1-2中，與液化壓力相對(duì)應(yīng)的能量為“飽和能”，一旦達(dá)到“飽和能”，再繼續(xù)施加能量，不僅毫無效果，還起重塑破壞作用。89（三）滲透性變化在強(qiáng)夯的沖擊能量作用下，當(dāng)土中的超孔隙水壓力大于土顆粒間的側(cè)向壓力時(shí)，土顆粒間會(huì)出現(xiàn)裂隙并形成樹枝狀排水通路，使土的滲透性變好，孔隙水能順利排出。圖9.1-3為土的滲透系數(shù)與液化度關(guān)系曲線。當(dāng)液化度小于臨界液化度ai時(shí)，滲透系數(shù)成比例增長，當(dāng)液化度超過ai時(shí)，滲透系數(shù)驟增，夯坑周圍出現(xiàn)冒氣冒水現(xiàn)象。隨著孔隙水壓力消散，土顆粒重新組合，此時(shí)土中液體又恢復(fù)到正常狀

6、態(tài)。夯擊前后土的滲透性的變化，可用一個(gè)孔徑可變的排水孔進(jìn)行模擬。1011（四）觸變恢復(fù)土體在夯擊能量作用下，結(jié)構(gòu)被破壞，當(dāng)出現(xiàn)液化時(shí)，抗剪強(qiáng)度幾乎為零，但隨著時(shí)間的推移，土的結(jié)構(gòu)逐漸增長，這一過程稱為觸變恢復(fù)，也稱為時(shí)效。飽和土隨強(qiáng)度的變化見圖9.1-4。地基土強(qiáng)度增長規(guī)律與土體中孔隙水壓力有關(guān)。由圖9.1-4，液化度為100%時(shí)，土的強(qiáng)度降到零；但隨著孔隙水的消散，土的強(qiáng)度逐漸增長，存在一個(gè)觸變恢復(fù)階段，這一階段能持續(xù)幾個(gè)月，據(jù)實(shí)測(cè)資料，夯擊6個(gè)月后所測(cè)得的強(qiáng)度比一個(gè)月所測(cè)得的強(qiáng)度增長20%~30%，而變形模量增長30%~80%。1213二、動(dòng)力夯實(shí)強(qiáng)夯加固多孔隙顆粒、非飽和土是基

7、于動(dòng)力夯實(shí)的機(jī)理。夯錘夯擊地面的沖擊能量是以振動(dòng)波的形式在地基中傳播，其中對(duì)地基加固起作用的主要是縱波和橫波?？v波使土體受拉、壓作用，使孔隙水壓力增加，導(dǎo)致土骨架解體；橫波使解體的土顆粒處于更密實(shí)的狀態(tài)。因此，土體在沖擊能量作用下，被擠密壓實(shí)，強(qiáng)度提高，壓縮性降低。根據(jù)工程實(shí)踐，非飽和土夯擊一遍后，夯坑可達(dá)0.6~1.0m深，坑底形成一層厚度為夯坑直徑1.0~1.5倍的硬殼層，承載力可提高2~3倍。14三、動(dòng)力置換動(dòng)力置換是指在沖擊能量作用下，強(qiáng)行將砂、碎