超软基静动力排水固结法处理冲击效应模型试验研究

【摘要】我国沿海地区广泛分布着高含水量,高孔隙比的淤泥超软基,超软基必须经过加固才能为人类利用。静动力排水固结法因其处理质量好、工期短、经济效益好等特点,主要用于超软基加固处理。超软基静动力排水固结法中冲击效应对于深入理解该工法加固机理意义重大,国内外专家和学者对此做了大量研究,包括原位监测、室内模型试验测试,但是原位监测耗费太高,且施工过程中受外界干扰较大,而后者普遍存在冲击荷载水平不高的问题,导致超软基的许多物理力学性质都很难激发出来,而高能级冲击作用室内模型试验能有效解决上述问题。本文首先综述了超软基静动力排水固结法中冲击效应方面的国内外研究状况及存在的问题,简述了静动力排水固结法加固机理。基于静动力排水固结法基本原理,按照相似理论(几何相似比1：30),设计出模型试验系统,包括土层、排水系统模拟,并利用多向高能高速电磁力冲击智能控制试验装置,研究w=70.48%,e=1.96超软土地基在高能量冲击作用下的力学响应,包括铺砂和插板期间的孔压、土压变化规律,夯击过程中孔压、土压、土体沉降变化和地表的振动速度衰减规律等,并与原位监测数据进行对比分析,验证模型试验的可行性。基于太沙基一维固结理论,将夯击动荷载等效为静荷载,对静动力排水固结法夯击瞬间孔压变化公式进行了验算,并通过Matlab语言编辑计算程序。本论文取得的研究成果包括以下几个方面：(1)夯击作用下,土压深度传递具有明显的时间滞后性,土压增长到峰值的时间随深度增加逐渐增大,通过曲线拟合得到如下关系：t=-0.7396h2+10.392h+20.701(ms)。同一深度随夯击击数的增加,土压增长到峰值时间逐渐增加。(2)夯击瞬间,同一深度处,随着距夯锤中心线距离的增加,孔压增量逐渐降低。在中层深度20cm处,距夯锤中心线13cm的孔压增量与中心线处相差不大；而深层深度33cm处,距夯锤中心线13cm和30cm处孔压基本无变化。(3)冲击作用下,地表最大振动速度随距夯锤中心线距离的增大逐渐衰减,通过曲线拟合得到幂指数关系式：Vmax=35.498x-0.8。距夯锤中心线同一距离处,地表最大振动速度随击数的增加逐渐增大,第五遍点夯完成时,离夯锤中心线1.25倍夯锤直径处,地表最大振动速度非常大,达到6cm/s,证明冲击加载装置施加高能量的优点。地表振动速度和加速度具有相同的变化规律,且振动速度滞后于振动加速度。试验发现：第五遍增加夯击能时,模型箱超软土地基埋深20cm处土压增量小于埋深33cm处,且第六遍普夯时也具有相同的变化规律,和前四遍的土压增量变化规律相反。
【作者】刘俊雄；
【导师】李彰明；
【作者基本信息】广东工业大学，岩土工程，2014，硕士
【关键词】静动力排水固结法；超软基；冲击效应；模型试验；夯击能；

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