砂土地基冲击碾压加固效果影响因素的试验研究

冲击碾压技术已在国内外公路工程、机场工程以及港口工程等不同行业得到广泛应用,但有关冲击碾压加固效果的影响因素及影响规律尚不明确。文章利用自行研制的冲击碾压模拟试验设备,通过室内模型试验手段,分析冲击轮重量、冲击轮形状、牵引速度、土体的初始密实状态及冲击碾压遍数等因素对砂土地基冲击碾压加固效果的影响。试验结果表明:冲击轮重量对砂土地基冲击碾压加固效果的影响起主要作用,冲击轮单轮质量大于10 t时冲击碾压加固砂土地基的影响深度明显增加,2.4~3.6 m深度范围的加固效果最明显;初始状态为松散至中密的砂土对应的冲击碾压加固效果较好;三边形冲击轮的冲击碾压加固效果明显优于四边形和五边形冲击轮;牵引速度在12 km/h范围内时,砂土地基的冲击碾压加固效果随牵引速度的增加而增长,但牵引速度为9 km/h时,浅表层1.4 m深度范围的加固效果较好;同时在12遍冲碾过程中,浅层2.4 m深度范围的加固效果随着冲碾遍数的增加而有较明显增长。研究成果可为冲击碾压法加固浅层砂土地基的设计与施工提供参考。     

Meso-mechanism of rolling dynamic compaction to reinforce loose landslide dam materialEI北大核心

为系统研究冲击碾压过程中松散堰塞坝料的细观密实机制,基于自行设计的可视化冲击碾压模型装置及粒子图像测速技术,研究了不同冲击碾压参数对堰塞坝料地基的表面变形、内部变形及颗粒位移规律的影响。试验结果表明,冲击碾压加固过程是冲击和碾压两者共同作用,由于水平冲击作用,冲击点下方地基的变形具有非对称性。“高速轻轮”的施工参数会强化冲击效果,弱化碾压效果,造成地基表面平整性差。堰塞坝料冲击轮加固过程中的最大位移发生在三边形冲击轮圆弧面较平滑处与土体接触时,随后由于模型冲击轮重心上升,地基出现部分弹性回弹。提高冲击轮的牵引速度能够促进冲击能量向深层传递,但水平影响宽度有限;提高冲击轮的质量则能促进能量向两侧水平方向传递,但影响深度有限。对于模型试验的易贡堰塞坝料地基,冲击碾压最佳牵引速度约为0.75 m/s。结果可为堰塞坝料地基的冲击碾压浅层加固提供理论依据。     

冲击碾压模拟试验设备研制

冲击压路机已大量用于各种原位地基土以及填土的压实处理,压实深度明显大于传统压路机和平板压实设备。但冲击压路机在冲击碾压过程中的能量传递过程、土中应力和位移的分布情况等尚不清楚。为探讨冲击碾压加固地基的机制和加固效果的主要影响因素,研制了冲击碾压模拟试验设备。该设备主要由模型箱、模型冲击轮、简易缓冲装置以及支架与牵引系统四部分组成,其中核心组成部分是具有不同外接圆尺寸大小和质量的三边形模型冲击轮。模型冲击轮可通过牵引系统中电机的牵引作用,在试验土体表面沿直线滚动,对土体施加冲击碾压作用。采用该设备进行了不同尺寸的模型冲击轮冲击碾压砂土的模型试验,并采用直径为2.5 cm的小型静力触探仪对冲击碾压加固效果进行检测。结果表明：该试验设备可用于实现对非圆形冲击轮冲击压实土体过程的模拟,同时显示冲击轮尺寸对冲碾加固效果的影响与冲碾遍数有关,且该影响在不同深度的土体中会有不同的响应,增大冲击轮的尺寸可以在土体的浅层深度范围内获得更好的加固效果。     

大面积软土地基处理技术实践

以上海市某地基处理工程为背景,介绍了采用冲击碾压联合井点降水法、堆载预压联合深井降水法分阶段处理软土地基的基本思想和工艺。实践证明,采用该地基处理方法一方面满足了工程进度要求,另一方面经过加固处理的地基也达到了设计要求。通过对该地基处理加固效果的分析探讨,可以为类似地基处理提供参考。     

冲击碾压法处理粉土地基试验研究

冲击碾压法作为一种高效、经济的压实技术,已经广泛应用于各种路基压实和软基处理等领域,并不断被应用于新的领域。通过现场试验,结合试验过程中地下水位、地表沉降和孔隙水压力等项目的监测结果以及处理后标准贯入试验和静力触探试验的检测成果,探讨了冲击碾压法用于消除浅层粉土地基液化的有效性和相应的施工工艺。试验研究表明,采用冲击碾压法可消除浅层粉土地基的液化,并且2 m深度范围内地基土的压实效果明显。研究成果证明了冲击碾压法在消除浅层地基液化领域的适用性。     

冲击碾压加固砂土模型试验研究

冲击碾压技术(IR)已在国内外公路、机场等工程的地基处理中得到大量应用,处理的深度明显大于传统静碾和振动压实技术,具有施工快速、节省工期和施工成本等优点,逐渐受到工程界和学术界的重视。关于冲击碾压技术的理论研究明显落后于工程实践,为进一步促进冲击碾压技术在工程中的合理应用,采用自行研制的冲击碾压模拟试验设备进行了模型试验研究,探讨冲击轮质量和牵引速度对冲碾加固效果的影响以及冲碾过程滚动冲击产生的冲击荷载形式和冲击能量在砂土中传递与衰减的过程。研究结果表明,冲击轮的质量和牵引速度对冲击碾压加固效果有明显影响,通过增加冲击轮质量可以明显增大土中浅层深度范围内的冲碾加固效果,牵引速度在冲碾过程中存在最佳值,接近最佳牵引速度时的冲碾加固效果最好;三边形冲击轮滚动冲击产生的冲击荷载为瞬变单脉冲形式,且在冲击接触面上不均匀分布,表现为接触面中心处冲击荷载较大而两侧明显较小;冲碾过程中冲击能量主要以瞬变非周期性脉冲形式在土体中传播,沿竖直方向传递,其衰减过程以负幂函数形式进行。     

冲击压实技术在上海浦东机场跑道浅层地基处理中的试验应用

总结了上海浦东机场二期飞行区3种不同组合的冲击碾压试验——冲击碾压联合高真空排水、冲击碾压联合塑料排水板、冲击碾压，试验结果表明，冲击碾压联合高真守排水方法压实效果最为显著，并在二期飞行区浅层地基处理实践中得到应用。     

吹填珊瑚砂地基处理技术比较分析

通过介绍珊瑚砂吹填料工程特性,结合某岛国机场跑道地基处理工程,对吹填珊瑚砂地基处理方式进行比选分析,并针对振动碾压和冲击碾压两种处理方式开展小区试验,通过分析碾压影响深度及沉降变化,最终选用振动碾压地基处理方式。该工程已经完工,取得良好技术经济效益,可为类似工程提供借鉴。     

冲击荷载下饱和软土动态响应特征的试验研究

基于现场动力排水固结法加固饱和软土地基工程实践和室内动力固结试验,结合土体压力分析了饱和软粘土在冲击荷载作用下的变形与孔压的发展变化规律。研究表明：冲击荷载引起土体变形和激发的孔压具有不同发展模式,土体变形与冲击击数是对数双曲线关系,而孔压与冲击击数之间仅是双曲线关系。     

负压环境下新型地下水位测试装置研发

现行负压环境下的地下水位测试方法均不能正确反映真空预压条件下地基中的地下水位变化情况。鉴于此,先深入分析了现行负压环境下地下水位测试方法的局限性,然后详细地介绍了一种负压环境下新型地下水位测试技术,即闭口测压管法-激光测试法,最后依托实际工程进行了现场试验研究并验证了其合理性。研究结果表明:现行闭口测压管测试法均存在一定的局限性,主要体现在两方面:(1)测试装置均非常复杂,不便于现场安装埋设;(2)测试结果的影响因素较多,测试结果均不能代表真空预压条件下地基土体中地下水位的真实值。文中提出的新型测试技术,即闭口测压管测试法-激光测试法是基于激光测距原理进行测试的,其方法简便、成本低、结果直观。现场试验结果表明:真空预压条件下,地基中的地下水位总体上随地基的沉降而下降,且总的下降幅度稍大于真空预压期间地基的固结沉降值;激光测试法能正确反映真空预压条件下地基中的地下水位变化情况,有助于对真空预压加固效果进行正确评价和分析。     

吹填土强夯加排水地基处理的数值分析与应用

强夯加排水地基处理方法是近年来发展的一种地基处理技术,在吹填土地基处理方面得到了广泛应用。根据强夯能量耗散分析与土体密实机制,基于冲击荷载作用下孔隙水压力的发展模式,建立了强夯加排水地基处理的数值分析模型,并采用有限差分法进行了求解。采用编写的数值程序分析了强夯过程中超孔隙水压力的发展与土体密实效果,以及土体渗透系数、单击时间间隔以及砂井间距等对加固效果的影响,讨论了“重锤少夯”和“轻锤多夯”的差异,并与工程实例进行了比较。研究结果表明,建立的数值模型可以模拟强夯加排水地基处理的施工过程,较好地反映强夯过程中孔隙水压力的发展变化规律和加固效果。排水措施的设置有利于超孔隙水压力消散和加固深部土体,进而提高土体加固效果和缩短工期。最后,根据数值分析结果,提出了强夯加排水地基处理的合理设计建议。     

强夯时地基土的应力场分布特征及应用

在前期研究工作的基础上,利用积分变换技术和传递矩阵法对强夯时地基土的应力场分布特征进行了数值模拟,并和前人的数值分析与室内外试验结果进行了对比分析,结果表明：所得的动应力衰减规律与实测结果较为吻合。在动荷载作用下,地基土动应力衰减率比强夯冲击荷载作用下的衰减率快,强夯冲击荷载作用下的最大动应力等值线图可作为估算强夯的有效加固深度和加固范围时参考。     

冲击荷载下土体位移特征研究

建立了冲击荷载作用下土体动力压密有限元方程及其数值计算方法。用Ansys-Ls-dyna软件包对山西化肥厂地基冲击荷载作用后土体的动力响应进行了分析,得出了冲击荷载作用下分层土体中的位移分布特征及其它们的变化过程,计算结果与实测结果吻合较好。研究结果表明：冲击荷载作用下土体位移的影响范围为一椭球体。侧向加固半径距荷载作用中心接近2D(D为夯锤直径),荷载作用中心下加固深度能达到2D甚至更大。     

基于强夯应力波传播模型的夯击参数研究

夯击参数比选是决定强夯地基处理经济性与加固效果的关键环节,当前主要依靠试夯结果确定停夯标准及参数调整。对此,建立了非辐射平面发射型一维强夯应力波传播模型,推导了单次夯击作用下波阵面应力沿土体深度的分布,揭示了地基压密变形、剪切波横向扩散和土体阻尼特性3种独立因素耗能作用的机制,基于应力衰减规律探讨了加固深度分层标准、应力波传播与能量耗散过程。结果表明：当静接地压力由40.8 kPa增至122.3 kPa时,地基加固深度显著增加,同等静接地压力下提高落距和增大夯锤半径对地基加固效果提升有限;采用偏重锤低落特征的夯击参数组合对应力波向土体深层传播更为有利;随着土体深度增加,应力波时程依次呈现冲击加固、振动密实与弹性振动特征,冲击加固区深度可参照5%体应变等值线包络地基范围估计;依据任意拉格朗日-欧拉法仿真结果对单次强夯理论解进行修正,得出了连续夯击地基加固深度计算流程;通过对比现场检测结果可优化夯击参数,提高施工效率及经济性。     

兰州地区既有构筑物下饱和粉土地基加固方法

兰州地区既有构筑物的天然地基通常是粉土层,由于地下水位上升,这种地基土饱和,导致承载力下降,出现地基不安全现象。针对这一特点,提出了既经济、实用且简便的低压注浆加固地基的处理方法。      

冲击荷载下淤泥地基上覆土层合理厚度试验研究

基于某大面积深厚淤泥软基加固处理工程试验,从淤泥地基承载特征考虑,为定量确定软土之上覆盖层（包括原覆盖层及人工填土层）并反映静动力排水固结法中静力、动力荷载和排水体系的相互适应关系,建立了冲击荷载下淤泥地基上覆土层合理厚度 的定量模型。对该模型参数地基压力扩散角 、地基承载力特征值 、冲击荷载允许应力比R进行分析讨论。模型中变化的允许应力比R直观和定量地反映了冲击荷载大小与软土层排水体系布置方式、软土覆盖层厚度的相互适应关系,也可作为评判软基加固效果的参数。相关试验结果还表明,对于淤泥地基,实际夯击作用下 大于《建筑地基基础设计规范》中的23°～30°。工程应用表明,建立的模型与实际情况有较好的一致性,其定量的表达式也为工程人员设计应用提供了便利,对类似的软土地基处理工程有借鉴或指导意义。     

强夯地基在道面荷载下的固结沉降特征

某机场场道地基经强夯处理试验后,在道面载下对地基的地下水位,孔隙水压力,浅层沉降,分层沉降等进行了将近２．５年长期监测。针对监测结果进行分析,研究强夯加固后地基的沉降固结特征,对比采用不同强夯加固方案各小区沉降的差异。     

冲击碾压法处理黄土地基的试验研究

通过载荷试验、标准贯入试验、重型动力触探试验、静力触探试验等原位测试,以及探井取土样进行室内土工试验,对黄土地区某高速公路路段进行冲击碾压法地基处理的试验研究,探讨地基土的压实度、密实度、压缩性、湿陷性、处理深度等随冲压遍数的变化规律。研究表明,采用冲击碾压法处理黄土地基,一次处理的有效深度可达1.0 m,且对1.0～2.0 m土层有一定程度的影响。因此,冲击碾压法处理地基是有效和实用的,且生产效率高,可在黄土地区路基工程中推广应用。     

地下水位下降引起既有建筑物地基沉降的分析方法

针对地下水位下降引起既有建筑物地基沉降问题,首先,依据太沙基有效应力原理,建立地下水位下降引起附加应力的分析方法。其次,考虑地基土的孔隙介质特点,从地基土宏观与微观应力和应变分析入手,获得了在初始应力和因地下水位下降引起的附加应力作用下的既有建筑物地基土变形力学参数变化关系,它充分反映了地基土体宏观与颗粒骨架微观变形的不协调性。然后,引进分级加载和分层总和的思想,建立了地下水位下降引起既有建筑物地基沉降的非线性分析新方法,其可同时反映既有建筑物地基因初始应力和地下水位下降产生的附加应力作用引起的地基土变形力学参数变化的影响。     

降水预压软基处理技术中孔隙水压力效应研究

降水预压是通过降低地下水位而加固软土地基的一种软基处理技术。这项处理技术的中孔压变化与堆载预压的孔压变化有所不同, 它是在通过降水减小静水压力增大有效正应力, 从而使土体固结沉降。通过上海浦东某工程降水预压试验的孔压测试, 本文分析了降水预压加固软土地基原理及孔隙水压力效应。