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原文传递强夯法加固饱和砂土地基的夯点有效影响间距设计方法

专利名称：	强夯法加固饱和砂土地基的夯点有效影响间距设计方法
摘要：	本发明提供一种强夯法加固饱和砂土地基的夯点有效影响间距设计方法，涉及软土地基加固技术领域。该方法通过强夯作用下微元体发生水平向压缩的应力应变关系、流量与水头损失的关系、强夯作用下饱和砂土地基孔隙水压力函数等的求解，最后得到通过饱和砂土地基水平方向动力响应特征参数、饱和砂土地基水平向固结系数、强夯波动在地基中传播时间、强夯引起的地面加速度振幅峰值等参数计算的强夯振动产生的饱和砂土地基水平向有效影响间距计算公式。本发明能够客观地开展强夯饱和砂土地基的工程设计，有针对性地开展强夯工程的试夯和检测工作，提高工程施工效率，降低工程成本。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	中冶沈勘工程技术有限公司
发明人：	董天文;敖然;赵朕;魏可峰;宋雪松;刘伟;董鑫;谢鹏;赵显涛;白天辉;杨俊岭;崔晓亮;岳玉梅
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201910644015.4
公开号：	CN110344388A
代理机构：	沈阳东大知识产权代理有限公司
代理人：	梁焱
分类号：	E02D3/046(2006.01);E;E02;E02D;E02D3
申请人地址：	110169 辽宁省沈阳市浑南区白塔三街300号
主权项：	1.一种强夯法加固饱和砂土地基的夯点有效影响间距设计方法，其特征在于：该方法假定饱和砂土为各向同性的弹性材料，孔隙水的流动符合Darcy定律，压缩系数为常数，按照强夯引起的饱和砂土临界孔压角度出发，考虑强夯作用过程为轴对称问题，取过轴线的截面，按照平面问题研究，建立其理论模型，具体方法如下：在饱和砂土地基中，选取微元体，其水平向应力为σx，水平向土骨架应力为εx，在强夯作用下，微元体发生水平向压缩，其应力应变关系如下，式中，αx为饱和砂土地基的水平向压缩系数；e为砂土地基土骨架的孔隙比；dx为微元体x方向单位长度；t为地基中强夯作用时间；根据达西定律的单位时间内水通过多孔介质的渗流量与过水断面面积和总水头损失成正比，与渗流路径长度成反比，建立流量与水头损失的关系，如下式所示， Qx＝kxAxhx/Lx＝kxAxix (2) 式中，Qx为水平向即x轴方向过水断面的单位时间流量；kx为水平向土的渗流系数；Ax为微元体x轴方向过水断面面积；hx为x轴方向总水头损失；Lx为x轴方向多孔介质渗流路径的长度；ix为x轴方向水力梯度；微元体在x方向的流量变化为公式(3)，表示饱和砂土地基中某一深度的单位面积上、单位时间的厚度dx的微元体x方向的表面的流入和流出流量变化；假定饱和砂土地基微元体的x方向压缩变形和孔隙水排出量相同，则有公式(4)，将公式(4)代入公式(1)，得在强夯饱和砂土地基过程中，认为在微小时间段，固体颗粒骨架和孔隙水压力可视为静态条件，采用拟静力法解决固体颗粒骨架的应力，同时假定x方向、z方向在微小时间段内的孔隙水压力相同，则建立x方向的饱和砂土微元体应力，如下式所示，式中，γ为饱和砂土容重；σx为饱和砂土微元体x方向应力；k0为静止土压力系数；x为饱和砂土厚度；B为饱和砂土地基地面的强夯加速度最大振幅；ω为强夯条件下的饱和砂土地基的圆频率，ω＝2π/T，T为周期；pf为孔隙水压力；将公式(6)代入公式(5)，化简、整理得公式(7)，在饱和砂土地基深度为z位置的微元体，x轴微元体内外表面的水力梯度表示为：式中，γw为地下水容重；将公式(8)代入公式(7)，令Cvx为水平向饱和砂土地基固结系数，化简、整理得到超孔隙水压力的二阶非齐次偏微分方程，如下式所示，采用分离变量法求解式(9)，得到强夯作用下饱和砂土地基孔隙水压力函数，如公式(18)所示，式中，c1x、c2x、c3x、βx为偏微分方程待求系数；如果强夯引起弹性波持续t＝t1时间，能够使饱和砂土地基出现z深度的液化现象，则z深度处饱和砂土地基微元体x方向孔隙水压力平衡，即式中，g为重力加速度；当t1→∞， c3x＝γzg+(1-k0)γzB sinωt (20) 当夯锤尚未接触饱和砂时，即t＝0时，x方向的饱和砂土微元体孔隙水压力为场地孔隙水压力原始值，函数为此时，在z深度、x＝0处，孔隙水压力为零，即 c1x＝-γzg (22) 在z深度、x＝l处，饱和砂土地基在强夯的P波作用下地基出现压密壳，壳外侧的静水孔隙水压力与其内部的饱和砂土微元体孔隙水压力平衡，则c2x的解为将公式(20)、(22)、(24)代入公式(18)，将z深度、x＝l代入公式(28)，整理得对于饱和砂土的压缩壳的外表面，z深度处，微元体水平向孔隙水压力为pf＝γzg，则令且sinωt＝1，代入公式(27)，得单一夯击点水平向有效影响距离为式中，Jx为饱和砂土地基水平方向动力响应特征参数；Cvx为饱和砂土地基水平向固结系数；t为强夯波动在地基中传播时间；B为强夯引起的地面加速度振幅峰值；g为重力加速度；x为单一夯击点强夯振动产生的饱和砂土地基水平向有效影响距离；则强夯振动产生的饱和砂土地基水平向有效影响间距X为当吹填饱和砂土地基的材料相对均匀时，在公式(29)中，水平向饱和砂土地基固结系数Cvx按照土工固结试验确定，水平向动力响应特征参数按竖向动力响应特征参数选取，强夯作用时间参数t、强夯引起的地面加速度振幅峰值B按照试夯试验布设的拾振器数据确定，根据临近场地、相近地质条件的已有测读参数进行初步设计。
所属类别：	发明专利