粉土路基强夯质量评价与隔振技术研究

发布时间：2018-10-29 20:55

【摘要】：强夯法施工简便,成本低,施工速度快,能有效提高地基承载力,在土木工程领域应用十分广泛。近年来,公路工程界在路基加固和填筑工程中尝试采用强夯技术,并取得了部分成功的经验。但在强夯加固、填筑路基的施工工艺、工程质量控制指标和控制标准,以及强夯振动控制技术等方面,还有许多技术问题尚待解决,这严重制约了强夯技术在路基工程中的大规模推广和应用。本文通过理论分析、数值模拟,初步研究了路基强夯后土体的受力状态,分析了路基土体在强夯处理后空间的压实度分布情况,并评价了路基强夯后的整体刚度。通过数值模拟及模型试验研究了隔振控制技术的隔振效率问题,并对相关设计参数进行了优化。研究成果可为路基强夯以及振动控制技术的进一步研究和工程应用提供理论依据与技术支持。主要研究内容与相关结论如下：1.采用数值模拟方法,主要研究了路基强夯后土体内部空间的压实度分布规律,进行了单点夯击次数、夯击顺序、夯击能等强夯施工参数对压实度分布的影响分析。数值模拟结果表明：(1)在1000KN·m夯击能下,单次夯击的有效加固深度约为3m,加固径向距离约为2.5m。(2)随着夯击次数的增加,土体内部逐步趋于密实,夯击的影响半径逐渐扩大,由单击时的2m扩大至3击时的2.8m,往后逐渐扩至10击时的3.6m。(3)在多点单击各工况下,各点位的夯击能主要作用于自身夯锤锤径范围内的路基土,对相邻点位或相间点位的夯击中心区域基本上不存在相互影响。换言之,强夯的夯击顺序对某夯点最终达到的压实度基本无影响。2.通过对土体内部个点压实度取加权平均,求取了各层平均压实度并通过数值模拟对强夯路基的整体刚度进行了评价。计算结果表明：(1)采用1000KN·m的夯击能对路基土进行夯击,当遵循相应的止夯标准时,路基土各层平均压实度均达到了规范要求。当路基填高为4m,采用1000KN·m夯击能,夯间距为3.6m时,可控制单点夯击次数6-7击为宜。(2)根据承载板试验模拟结果,各级回弹模量均达到了40MPa以上,线性回归后的回弹模量达到了44.85MPa。对路基进行强夯处理后的路基土刚度已满足规范相关要求。(3)只采用贯入度作为止夯标准存在一定的局限性,其只能保证强度满足规范要求,而部分土层压实度较规范要求稍偏低,针对本文算例,导致相应增加的工后沉降约为1～2cm。因此,实际工程中需要结合其他质量控制指标及其标准对路基整体质量作出一个综合的评价。3.根据相似理论建立了室内模型,研究了隔振板的隔振效率并对隔振板相关设计参数进行了优化。试验结果表明：(1)总体而言,相较于空沟隔振,新型隔振板的隔振效率约为前者的95%,新型隔振板在隔振效率上基本与空沟隔振持平。因此,在实际工程中设置隔振板这一隔振措施是有效可行的。(2)在试验工况范围内,地基振动幅值大小的影响因素的主次顺序为：隔振长度隔振深度轮胎胎压。当夯击能为150N·m时,隔振效率最高的隔振措施组合为隔振长度1.4m,隔振深度0.5m,轮胎胎压为0.3MPa。4.在室内模型基础上,采用数值模拟对隔振板的设计参数进行了优化。数值模拟结果如下：(1)根据现场隔振要求,当采用1500KN·m夯击能时,若采用近源隔振,隔振距离小于6m时,建议隔振长度取12-15m,隔振深度取3.5m-4.5m。当隔振距离大于6m,隔振长度可取10m,隔振深度取3-3.5m。基本上可以保证加速度衰减幅值达到60%以上。(2)依照费马原理,可得三种工况时振动波从夯击中心出发传至各个测点的传播路径为折线段。三种工况下同一测点的加速度衰减幅值与振动波传播路径的长度呈正相关。当其他条件保持一致时,路径长度越大,在传播过程中消耗的夯击能也越大,在加速度上体现为衰减幅值也越大。(3)当隔振沟长度一定时,隔振沟几何形状为直线时整体隔振效率最高。而对于朝向而言,当隔振沟几何形状为凹型,隔振沟开口朝向夯锤时的总体隔振效率大于隔振沟开口背向夯锤。
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【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U416.1

【共引文献】