【摘要】：強夯法施工簡便,成本低,施工速度快,能有效提高地基承載力,在土木工程領域應用十分廣泛。近年來,公路工程界在路基加固和填筑工程中嘗試采用強夯技術,并取得了部分成功的經驗。但在強夯加固、填筑路基的施工工藝、工程質量控制指標和控制標準,以及強夯振動控制技術等方面,還有許多技術問題尚待解決,這嚴重制約了強夯技術在路基工程中的大規(guī)模推廣和應用。本文通過理論分析、數值模擬,初步研究了路基強夯后土體的受力狀態(tài),分析了路基土體在強夯處理后空間的壓實度分布情況,并評價了路基強夯后的整體剛度。通過數值模擬及模型試驗研究了隔振控制技術的隔振效率問題,并對相關設計參數進行了優(yōu)化。研究成果可為路基強夯以及振動控制技術的進一步研究和工程應用提供理論依據與技術支持。主要研究內容與相關結論如下：1.采用數值模擬方法,主要研究了路基強夯后土體內部空間的壓實度分布規(guī)律,進行了單點夯擊次數、夯擊順序、夯擊能等強夯施工參數對壓實度分布的影響分析。數值模擬結果表明：(1)在1000KN·m夯擊能下,單次夯擊的有效加固深度約為3m,加固徑向距離約為2.5m。(2)隨著夯擊次數的增加,土體內部逐步趨于密實,夯擊的影響半徑逐漸擴大,由單擊時的2m擴大至3擊時的2.8m,往后逐漸擴至10擊時的3.6m。(3)在多點單擊各工況下,各點位的夯擊能主要作用于自身夯錘錘徑范圍內的路基土,對相鄰點位或相間點位的夯擊中心區(qū)域基本上不存在相互影響。換言之,強夯的夯擊順序對某夯點最終達到的壓實度基本無影響。2.通過對土體內部個點壓實度取加權平均,求取了各層平均壓實度并通過數值模擬對強夯路基的整體剛度進行了評價。計算結果表明：(1)采用1000KN·m的夯擊能對路基土進行夯擊,當遵循相應的止夯標準時,路基土各層平均壓實度均達到了規(guī)范要求。當路基填高為4m,采用1000KN·m夯擊能,夯間距為3.6m時,可控制單點夯擊次數6-7擊為宜。(2)根據承載板試驗模擬結果,各級回彈模量均達到了40MPa以上,線性回歸后的回彈模量達到了44.85MPa。對路基進行強夯處理后的路基土剛度已滿足規(guī)范相關要求。(3)只采用貫入度作為止夯標準存在一定的局限性,其只能保證強度滿足規(guī)范要求,而部分土層壓實度較規(guī)范要求稍偏低,針對本文算例,導致相應增加的工后沉降約為1～2cm。因此,實際工程中需要結合其他質量控制指標及其標準對路基整體質量作出一個綜合的評價。3.根據相似理論建立了室內模型,研究了隔振板的隔振效率并對隔振板相關設計參數進行了優(yōu)化。試驗結果表明：(1)總體而言,相較于空溝隔振,新型隔振板的隔振效率約為前者的95%,新型隔振板在隔振效率上基本與空溝隔振持平。因此,在實際工程中設置隔振板這一隔振措施是有效可行的。(2)在試驗工況范圍內,地基振動幅值大小的影響因素的主次順序為：隔振長度隔振深度輪胎胎壓。當夯擊能為150N·m時,隔振效率最高的隔振措施組合為隔振長度1.4m,隔振深度0.5m,輪胎胎壓為0.3MPa。4.在室內模型基礎上,采用數值模擬對隔振板的設計參數進行了優(yōu)化。數值模擬結果如下：(1)根據現場隔振要求,當采用1500KN·m夯擊能時,若采用近源隔振,隔振距離小于6m時,建議隔振長度取12-15m,隔振深度取3.5m-4.5m。當隔振距離大于6m,隔振長度可取10m,隔振深度取3-3.5m�；旧峡梢员ＷC加速度衰減幅值達到60%以上。(2)依照費馬原理,可得三種工況時振動波從夯擊中心出發(fā)傳至各個測點的傳播路徑為折線段。三種工況下同一測點的加速度衰減幅值與振動波傳播路徑的長度呈正相關。當其他條件保持一致時,路徑長度越大,在傳播過程中消耗的夯擊能也越大,在加速度上體現為衰減幅值也越大。(3)當隔振溝長度一定時,隔振溝幾何形狀為直線時整體隔振效率最高。而對于朝向而言,當隔振溝幾何形狀為凹型,隔振溝開口朝向夯錘時的總體隔振效率大于隔振溝開口背向夯錘。
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【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U416.1

【共引文獻】

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本文編號：2298799