强夯法的原理及适用范围..pptVIP

强夯法的原理及适用范围 主讲人：张力霆（教授） 石家庄铁道大学 地基处理 概念 强夯是法国梅那（Menard）技术公司于1969年首创的一种地基加固方法，国际上称动力压实法或动力固结法。它通过一般8-30t的重锤(最重可达200t)和8-20m的落距(最高可达40m)，反复对地基土施加很大的冲击能，一般能量为1000—8000kN.m。在地基土中所产生的冲击波和动应力，可提高地基土的强度、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等。同时，夯击能还可提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。 强夯与强夯置换法 强夯国内发展四个阶段 1）自引进到80年代初，约8年。 强夯能级比较小，一般仅为1000kN*m，处理深度5m左右，以处理浅层人工填土为主。 2）80年代初到90年代初。 本阶段兴建国家重点工程山西化肥厂，为了消除黄土地基的湿陷性，化工部组织开发了6250kN*m能级强夯，使有效处理深度提高到了10m左右。 3）90年代初到2002年。 本阶段以兴建国家重点工程三门峡火力发电厂为契机，成功开发了8000kN*m能级强夯，使强夯消除黄土湿陷性的深度达到15m。 4）2002年底至今。 强夯工程最高应用能级已经达到10000kN*m。为了更进一步扩大强夯的应用范围，在强夯技术的基础上，还形成了强夯置换和柱锤冲扩等新技术 1. 强夯法的加固原理 夯锤自由下落产生巨大的强夯冲击能量，在土中产生很大的应力和冲击波，使土中孔隙压缩、土体局部液化，夯击点周围一定深度内的土体产生裂隙形成良好的排水通道，使土中的孔隙水（气）溢出，土体得到固结，从而降低土的压缩性，提高地基承载力。 据资料显示，经过强夯的粘性土，其承载力可增加100~300%，粉砂可增加400%，砂土可增加200~400%。 地基处理 （1） 密实作用 强夯产生的冲击波作用破坏了土体的原有结构，改变了土体中各类孔隙的分布状态以及相对含量，使土体得到密实。但是，由于强夯作用，土体中也出现了以微气泡形式存在的封闭气体，其含量约为1%~4%。 实测资料表明：夯击使孔隙水和气体的体积减少，土体得到密实。 地基处理 强夯法的原理及适用范围 非饱和土的夯实过程，就是土中的气相(空气)被挤出的过程，其夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移引起。 土体中的孔隙减小，土体变得密实。 （1） （2） （3） （2） 局部液化作用 在夯锤反复作用下，饱和土中将引起很大的超孔隙水压力，随着夯击次数的增加，超孔隙水压力也不断提高，致使土中有效应力减少。当土中某点的超孔隙水压力等于上覆的土压力时，土中的有效应力完全消失，土的抗剪强度降为零，土体达到局部液化。 地基处理 （3） 固结作用 强夯时在地基中产生的超孔隙水压力大于土粒间的侧向压力时，土粒间会出现裂隙，形成排水通道，增大土的渗透性，孔隙水得以顺利排出，加速了土的固结。 强夯法的原理及适用范围 渗透性变化 超孔压u大于颗粒间的侧向压力时，致使土颗粒间出现裂隙，形成排水通道。此时，土的渗透系数骤增，孔隙水得以顺利排出。孔压消散到小于颗粒间的侧向压力时，裂隙即自行闭合。 裂隙 地基处理 强夯法的原理及适用范围 （4） 触变恢复作用 经过一定时间后，由于土颗粒重新紧密接触，自由水又重新被土颗粒吸附而变成结合水，土体又恢复并达到更高的强度，即饱和软土的触变恢复作用。 地基处理 强夯法的原理及适用范围 触变恢复 饱和粘性土在夯击作用下，土体的强度逐渐降低，当出现液化或接近液化时，强度达到最低值。此时土体产生裂隙，而吸附水部分变成自由水，随着时间孔压的消散，土的抗剪强度和变形模量都有大幅度的增长。 地基处理 （5） 置换作用 利用强夯的冲击力，强行将砂、碎石、石块等挤填到饱和软土层中，置换原饱和软土，形成桩柱或密实砂、石层，与此同时，该密实砂石层还可作为下卧软弱土的良好排水通道，加速下卧层土的排水固结，从而使地基承载力提高，沉降减小。 强夯法的原理及适用范围 强夯置换类型 整式置换：采用强夯将碎石整体挤入淤泥中，作用机理类似于换土垫层。 桩式置换：通过强夯将碎石填筑到土体中，部分碎石桩（或墩）间隔地夯入软土，形成桩式或墩式的碎石墩或桩。其作用机理类似于振冲法等形成的碎石桩。 整式置换 桩式置换 夯锤 地面 挤压土体 隆起 夯击能 冲击力 冲击波 冲切上部土体 结构破坏形成夯坑 挤压周围土体 夯坑 h 夯锤自由下落 夯点附近地面隆起 加固原理图 地基处理 强夯法的原理及适用范围 等等 强夯法适用土层 碎石