冲击作用下砂土地基地面变形规律的模型试验研究

论文摘要

自1969年L. Menard首次将强夯法运用于处理废弃石料地基以来,该方法迅速推广到世界各地,并在软弱地基加固中得到成功的应用。以此同时,尽管强夯的理论与试验研究逐步开展,也取得了很多的成果,但由于其本身的复杂性和缺乏系统的强夯现场试验、必要的室内精确试验,导致强夯加固理论还没有一套成熟的理论和设计计算方法。迄今为止对强夯加固效果,夯前只能根据单击夯击能对加固深度作出初步估算,而强夯的加固效果基本只能借助夯后检测确定,因此,强夯的设计计算仍处于高度经验和定性的水平。开展地面变形规律的研究对完善强夯的设计理论、提高应用水平有着重要意义。本文是国家基金项目“基于地面变形的强夯加固效果评价方法研究”(50869002)研究成果的一部分。依据相似原理建立模型试验,对砂土地基进行冲击作用,其中包括室外模型坑的全模试验和室内玻璃箱的半模试验,分别对砂土进行不同夯击能的冲击作用,得到地面变形的规律。全模试验中采用了6种不同的夯击能对砂土地基冲击,建立了夯坑深度与土质参数和施工工艺参数之间的无量纲方程,并运用多元线性拟合方法进行拟合,验算结果与工程实例较好吻合,从而可以有效的评价地基的加固效果及控制施工技术参数的选取。利用自行设计的室内强夯半模型试验,通过对不同干密度的砂土施加不同夯击能的冲击荷载,研究了砂土在强夯作用下的地面变形特性。利用试验中模型箱的透明性可以测读试样内预先埋设的彩砂在夯锤作用下的位移变化,探讨了砂土颗粒在受冲击过程中的竖向位移分布和有效加固深度和影响深度,进一步建立了有效加固深度与土质参数和施工工艺参数之间的无量纲方程,为强夯加固效果分析与施工控制提供了一条可能途径。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 强夯法的概述
• 1.2 强夯法的应用
• 1.3 强夯法研究的意义及现状
• 1.3.1 强夯法研究的意义
• 1.3.2 强夯法加固机理的研究现状
• 1.3.3 冲击荷载下土的性状研究
• 1.3.4 强夯地面变形规律研究
• 1.4 本文研究的目的及内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 强夯模型试验综述
• 2.1 强夯模型试验的概述
• 2.2 强夯模型试验的目的
• 2.3 强夯模型试验的研究进展
• 2.3.1 强夯模型试验国外研究现状
• 2.3.2 强夯模型试验国内研究现状
• 2.4 模型试验设计的相似原理
• 2.4.1 量纲分析
• 2.4.2 强夯模型试验的相似条件
• 2.4.3 相似准则推导步骤
• 2.5 强夯法模型试验存在的问题分析
• 2.5.1 试验模型箱尺寸的选取探讨
• 2.5.2 相似比例系数的选取探讨
• 2.5.3 试验仪器及数据处理问题探讨
• 2.6 强夯法模型试验发展趋势
• 2.7 本章小结
• 第三章 全模试验
• 3.1 试验设计原理
• 3.2 试验装置
• 3.2.1 模型坑
• 3.2.2 模型支架
• 3.2.3 夯锤
• 3.2.4 细绳
• 3.3 试验方案
• 3.3.1 砂土的配制
• 3.3.2 夯坑深度测量
• 3.4 试验成果分析
• 3.4.1 试验成果
• 3.4.2 成果定性规律分析
• 3.4.3 成果定量方程拟合
• 3.5 本章小结
• 第四章 半模试验
• 4.1 半模试验概述
• 4.1.1 半模试验概念
• 4.1.2 半模试验目的
• 4.1.3 国内外半模试验的主要研究成果
• 4.1.4 试验内容
• 4.2 试验设计
• 4.2.1 试验原理
• 4.2.2 半模试验装置
• 4.2.3 砂样土的配制
• 4.2.4 试验方案
• 4.2.5 试验过程中的注意事项
• 4.3 试验成果及分析
• 4.3.1 位移场观测成果
• 4.3.2 试验图片分析
• 4.4 竖向位移沿深度变化曲线及拟合
• 4.4.1 试验数据
• 4.4.2 竖向位移沿深度变化曲线
• 4.4.3 地面变形拟合方程
• 4.4.4 有效加固深度估算方程
• 4.4.5 方程检验
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间发表的论文