處理軟基的靜動力排水固結(jié)法水柱效應(yīng)模型試驗研究.pdf

1、沿海地區(qū)分布著大量含水量高、孔隙比大的軟土地基，這類地基需經(jīng)過加固處理才可為建筑所用，而如何有效加固該類土一直是工程界的難題，靜動力排水固結(jié)法因處理此類土經(jīng)濟(jì)、快捷、高效等特點而得到了廣泛運(yùn)用。但該法的理論研究落后于工程實踐，其加固機(jī)理尚有待進(jìn)一步認(rèn)識，本文依托國家自然科學(xué)基金項目“超軟土地基靜動力排水固結(jié)法快速加固機(jī)理及設(shè)計理論研究”已有成果，試圖從水柱傳力加固土體角度闡述其中機(jī)理。水柱效應(yīng)是指“設(shè)置排水板的軟土地基，排水板空隙被軟土

2、包裹形成一條通路，滲透到此的孔隙水匯集成水柱，在高能夯擊的瞬間由于水的近似不可壓縮性，且極短時間內(nèi)來不及向四周滲透性極低的土體反滲，水柱對四周土有擠壓，同時作為載體將夯擊能較均勻地傳遞至土體各層”。
　　依據(jù)相似理論設(shè)計了用靜動力排水固結(jié)法處理軟土地基的大尺寸模型箱裝置，利用自主研發(fā)可提供高能沖擊力的第二代多向高能高速電磁力沖擊智能控制系統(tǒng)對含水量為69.9％、孔隙比為1.871的軟土進(jìn)行了高能沖擊，以證實水柱效應(yīng)存在及探究其對加

3、固軟土體所起的作用，進(jìn)而分析水柱效應(yīng)特點及規(guī)律。
　　本文取得主要研究成果包括:
　　(1)沖擊荷載作用下，豎向排水體周圍形成的水柱使得軟基土沿深度方向的附加應(yīng)力與超靜孔壓衰減小，具有明顯的水柱效應(yīng)。中層以下不同深度土體夯擊瞬時的孔壓增量變化不大，第四遍夯擊時中上與中下段增量差為5.7％、中下段與深層段差為10.7％;附加應(yīng)力沿深度分布呈平緩變化，四遍夯擊后中上層相對中下層土附加應(yīng)力衰減量為21.36％，中下層相對深層段衰減

4、量僅為19.38％，遠(yuǎn)小于無水柱傳力時150％以上的衰減量，此時附加應(yīng)力沿深度方向變化為:y=19.27x-0.14。
　　(2)水柱可傳遞沖擊荷載，水柱傳力具有沿深度方向衰減量小、深部土體與上部土體由水柱同步傳力、沖擊荷載越大水柱作用越明顯等特點。能量增量(ΔP.ΔS)在第一遍夯擊時上層土占比達(dá)到65％以上，但隨著夯擊能的進(jìn)行能量增量向下部土聚集，第四遍夯擊后中下層及深層段占比達(dá)到了70％以上。水柱傳力可促使不同深度土體同步排水

5、固結(jié)，但相對上層土先完成固結(jié)。夯擊前兩遍上層沉降量占該層總量的1/2～2/3,而中下層及深層不到1/3;夯擊后兩遍上層沉降只占該層總沉降量的1/5,中下層及深層段則大于1/2。
　　(3)水柱傳力使夯擊能沿深度分布具有沖擊荷載越大或排水板越密集，其沿深度方向分布越均勻的特點。同一沖擊荷載作用下，排水板密度為4cm較密度為6cm其深層土的土壓增長量、孔壓消散量及沉降量分別高13.2％、8.5％及10.2％。
　　(4)附加應(yīng)力