砂土地基振沖加固的試驗(yàn)研究及顆粒流模擬.pdf

1、自1937年Steuerman在德國首創(chuàng)并用之于地基加固實(shí)踐中以來,無填料振沖法在世界各地得到了廣泛地應(yīng)用,但是傳統(tǒng)上認(rèn)為無填料振沖法主要適用于含粘粒較少的中粗砂,能否應(yīng)用于粉細(xì)砂地基目前還存在較大的爭議,而且對(duì)于砂土振沖密實(shí)過程多建立在宏觀假設(shè)的基礎(chǔ)上,對(duì)于振沖密實(shí)和顆粒細(xì)觀組構(gòu)變化之間的關(guān)系還不清楚,而且缺乏適宜的數(shù)值模擬技術(shù).該文針對(duì)上述問題,采用室內(nèi)模型試驗(yàn)、現(xiàn)場原型試驗(yàn)和顆粒流模擬技術(shù)相結(jié)合的方式,從宏觀和細(xì)觀兩方面對(duì)無填料振

2、沖法加固粉細(xì)砂地基進(jìn)行了研究.圍繞上述問題,該文在調(diào)查吹填粉細(xì)砂基本特性的基礎(chǔ)上,首先進(jìn)行了兩種尺寸的室內(nèi)模型試驗(yàn)研究.通過大尺寸模型試驗(yàn)研究了無填料振沖法對(duì)粉細(xì)砂土加固的有效性,振沖過程及振沖后超靜孔隙水壓力的發(fā)生、發(fā)展和消散規(guī)律,以及振沖次數(shù)對(duì)加固效果的影響等.采用小尺寸模型試驗(yàn)結(jié)合數(shù)碼顯微攝像技術(shù)和計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)直接實(shí)時(shí)觀測砂土顆粒排列方向、接觸方式等在振沖過程中的變化情況,并對(duì)所取得的振沖前后砂土顆粒圖像利用圖像處理技術(shù)進(jìn)行

3、顆粒排列方向的定量化分析,分析了砂土振沖密實(shí)和顆粒排列優(yōu)化以及定向性之間的關(guān)系.這些研究為后續(xù)現(xiàn)場原型試驗(yàn)和顆粒流模型的建立提供了可靠依據(jù)和指導(dǎo).在室內(nèi)模型試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)研究.通過改進(jìn)和革新傳統(tǒng)的振沖施工工藝,研究了無填料振沖法加固粉細(xì)砂地基的適宜性以及激振力、振沖方式、振沖間距、顆粒級(jí)配和細(xì)粒含量等因素對(duì)無填料振沖加固效果的影響,并對(duì)振沖后砂土的時(shí)間效應(yīng)問題進(jìn)行了試驗(yàn)研究和分析.顆粒流理論(PFC<'2D>—P

4、article Flow Code in 2 dimensions)作為一種先進(jìn)的數(shù)值模式技術(shù),由于可以合理模擬波的傳播和能量消散過程,為解決砂土液化和振動(dòng)密實(shí)等動(dòng)力問題提供了一個(gè)強(qiáng)大而靈活的環(huán)境.該文通過引進(jìn)和開發(fā)顆粒流理論,將其應(yīng)用到無填料振沖的研究中去.用PFC<'2D>建立了模擬砂土振沖加固的砂粒模型、振源模型和砂箱模型,并建立了可以有效防止對(duì)振動(dòng)傳播進(jìn)行反射的"靜止"邊界條件.在對(duì)砂土細(xì)觀顆粒參數(shù)進(jìn)行校正的基礎(chǔ)上,利用建立的顆