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高能级强夯在大厚度湿陷性黄土地区的应用研究

作　者: 王迎兵
导　师: 滕文川；朱彦鹏
学　校: 兰州理工大学
专　业: 岩土工程
关键词: 高能级强夯湿陷性黄土有效处理深度三轴试验
分类号: TU444
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 77次
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内容摘要

强夯法由于其设备简单、施工速度快、费用低、加固效果好等优点受到广泛应用。但是由于土的性质千变万化,强夯的机理比较复杂,目前还没有完善的理论指导实践。现行研究工作大多集中在饱和软土和低能级强夯上,而对于西北地区广泛分布的黄土,尤其是对非饱和大厚度湿陷性黄土尚缺乏深入研究。15000kN·m高能级强夯的应用在国内比较罕见,且相关规范中未提供8500kN·m以上能级强夯有效预估处理深度。本文结合工程实际介绍了15000kN·m强夯在大厚度湿陷性黄土场地上的试验夯击情况,提出了15000kN.m强夯在此类黄土场地上合理的施工参数、各遍夯坑沉降量与夯击数的曲线拟合方程、振速峰值随距离衰减曲线拟合方程和各类建(构)筑物安全距离。通过室内土工试验、静力触探试验、平板静载荷试验分析了试夯前后黄土的主要物理力学性质指标的变化,确定了高能级强夯在陇东黄土场地的间歇时间、有效处理深度、地基承载力特征值、变形模量、压缩模量等,并对其加固机理做了分析、对压缩模量和变形模量提出了合理的取值方法。通过对15000kN.m和8000kN.m的夯后黄土做固结不排水三轴试验,分析了夯后黄土在不同围压下的应力应变关系曲线类型、强度与变形的变化规律,并对强夯地基土的不均匀性进行了分析。结果显示,不是强夯能级越高浅层地基土的强度越大,而是能级越高强夯穿透的土层越厚。用ANINA有限元软件对高能级强夯的单击过程进行初步模拟分析,并提出了数值模拟中发现的问题。本文对于完善湿陷性黄土的强夯加固机理和补充规范中的高能级强夯有效处理深度具有重要意义,为今后工程中的设计、施工提供参考和依据。

全文目录

摘要  9-10
ABSTRACT  10-12
第1章绪论  12-19
  1.1 研究的目的与意义  12-14
  1.2 强夯法理论研究综述  14-17
    1.2.1 对强夯法加固机理的认识  14-15
    1.2.2 强夯法处理湿陷性黄土相关参数与有效深度的研究  15-16
    1.2.3 强夯法检测与试验方法的研究  16
    1.2.4 对强夯法理论模型的数值分析研究  16
    1.2.5 对强夯动力反映的数值分析研究  16-17
  1.3 存在问题及本文的主要研究内容和方法  17-19
    1.3.1 目前强夯法中存在的问题  17-18
    1.3.2 本文研究的主要内容  18
    1.3.3 拟解决的关键性问题  18
    1.3.4 本文主要研究方法  18-19
第2章强夯法简介  19-27
  2.1 强夯法  19
  2.2 高能级强夯  19
  2.3 强夯设备  19-21
    2.3.1 夯锤  19-20
    2.3.2 起重机  20-21
    2.3.3 自动脱钩装置  21
  2.4 强夯法的优点  21-22
  2.5 强夯法处理效果与其影响因素  22-24
    2.5.1 强夯法处理效果  22
    2.5.2 影响强夯法处理效果的因素  22-24
  2.6 强夯加固地基机理  24-25
  2.7 强夯法应用在我国的发展  25-27
第3章试夯方案与15000KN.M试夯监测分析  27-36
  3.1 工程概况及地质条件  27
  3.2 试夯方案  27-30
    3.2.1 试夯目的  27-28
    3.2.2 试夯要求  28
    3.2.3 试夯参数  28-29
    3.2.4 试夯施工机械  29-30
  3.3 15000KN.M试夯监测分析  30-35
    3.3.1 夯坑沉降监测与分析  30-33
    3.3.2 隆起监测与分析  33
    3.3.3 振动监测与分析  33-35
  3.4 本章结论  35-36
第4章高能级强夯处理效果的试验分析  36-51
  4.1 室内土工试验  36-37
    4.1.1 试验目的  36
    4.1.2 探井取样数量与要求  36-37
    4.1.3 土工参数要求  37
  4.2 静力触探试验  37-38
    4.2.1 静力触探测试原理与作用  38
    4.2.2 静力触探测试目的  38
    4.2.3 静力触探测试装置  38
    4.2.4 静力触探测试数量  38
  4.3 平板静载荷试验  38-40
    4.3.1 试验基本原理与目的  38-39
    4.3.2 试验装置  39
    4.3.3 试验基本要求  39-40
    4.3.4 试验数量  40
  4.4 能级15000KN.M强夯处理效果分析  40-47
    4.4.1 物理力学指标的分析  40-43
    4.4.2 静力触探摩阻力的分析  43-44
    4.4.3 承载力与变形参数的分析  44-47
  4.5 不同能级强夯处理效果对比分析  47-49
    4.5.1 有效处理深度对比分析  47-48
    4.5.3 承载力与变形参数对比分析  48-49
  4.6 有效处理深度经验公式的比较  49-50
  4.7 本章小结  50-51
第5章高能级强夯黄土的三轴试验研究  51-64
  5.1 三轴试验与黄土应力应变关系曲线的简介  51-53
    5.1.1 三轴试验简介  51-52
    5.1.2 黄土应力应变关系简介  52-53
  5.2 试验目的  53
  5.3 试验原理与方法  53-54
    5.3.1 实验原理  53
    5.3.2 试验方法  53-54
  5.4 仪器设备与工作原理  54-55
    5.4.1 仪器设备  54-55
    5.4.2 工作原理  55
  5.5 实验步骤  55-58
    5.5.1 试样制备  55-56
    5.5.2 试样安装  56
    5.5.3 试样饱和  56-57
    5.5.4 试样排水固结  57
    5.5.5 试样的不排水剪切  57-58
    5.5.6 成果整理  58
  5.6 夯后黄土应力应变关系曲线的分析  58-63
    5.6.1 100KPA围压下夯后黄土应力应变关系曲线的分析  59
    5.6.2 200KPA围压下夯后黄土应力应变关系曲线的分析  59-61
    5.6.3 300KPA围压下夯后黄土应力应变关系曲线的分析  61-62
    5.6.4 不同围压下夯后黄土应力应变关系曲线的对比分析  62-63
  5.7 本章结论  63-64
第6章高能级强夯的数值模拟  64-75
  6.1 ADINA有限元软件简介  64-65
  6.2 高能级强夯分析模型的建立  65-70
    6.2.1 强夯模型基本假设  65
    6.2.2 土体本构模型选择  65-67
    6.2.3 动力平衡方程  67-68
    6.2.4 初始条件  68-69
    6.2.5 单元网格的划分  69
    6.2.6 参数选取  69-70
  6.3 单击模拟结果  70-75
    6.3.1 能级为15000KN.M时第一击不同时刻位移云图  70-71
    6.3.2 不同能级第一击夯坑附近的竖向位移云图  71-73
    6.3.3 不同能级第一击夯坑附近的侧向位移云图  73-74
    6.3.4 ADINA模拟中发现的问题  74-75
结论及展望  75-77
  结论  75-76
  展望  76-77
参考文献  77-81
致谢  81-82
附录攻读学位期间所发表的学术论文目录  82

高能级强夯在大厚度湿陷性黄土地区的应用研究

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