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强夯法动力固结理论的概述



        强夯地基时用强夯法处理细颗粒饱和土时,主要是借助于动力固结的理论,即巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波,破坏了土体原有的结构,使土体局部发生液化并产生许多裂隙,增加了排水通道,使孔隙水顺利逸出,待超孔隙水压力消散后,土体固结。由于软土的触变性,强度得到提高。动力固结理论可概述为:
 
1、饱和土的压缩性 Menard教授认为,由于土中有机物的分解,第四纪土中大多数都含有以微气泡形式出现的气体,其含气量大约在1%~4%范围内,进行强夯时,气体体积压孔隙水压力增大,随后气体有所膨胀,孔隙水排出的同时,孔隙水压力就减少。这样每夯击一遍,液相气体和气相气体都有所减少。根据实验,每夯击一遍,气体体积可减少40%
 
2、局部产生液化在重复夯击作用下,施加在土体的夯击能量,使气体逐渐受到压缩,因此,土体的沉降量与强夯夯击能成正比。当气体按体积百分比接近零时,土体便变成不可压缩的。相应于孔隙水压力上升到覆盖压力相等的能量级,土体即产生液化。孔隙水压力与液化压力之比称为液化度,而液化压力即为覆盖压力。当液化度为100%时,亦即为土体产生液化的临界状态,而该能量级称为“饱和能”此时,吸附水变成自由水,土的强度下降到最小值。一旦达到“饱和能”而继续施加能量时,除了使王起重塑的破坏作用外能量纯属是浪费。

                                                              强夯法动力固结理论
 
3、渗透性变化在很大夯击能作用下,地基土体中出现冲击波和动应力。当所出现的超孔隙水压力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。在有规则冈格布置夯点的现场,通过积聚的夯击能量,在夯坑四周会形成有规则的垂直裂缝,夯坑附近出现涌水现象,当孔隙水压力消散到小于颗粒间的侧向压力时,裂隙即自行闭合,土中水的运动重新又恢复常态。国外资料报道,夯击时出现的冲击波,将土颗粒间吸附水转化成为自由水因而促进了毛细管通道横断面的增大
 
4、触变恢复在重复夯击作用下,土体的强度逐渐减低,当土体出现液化或接近液化时,使土的强度达到最低值。此时土体产生裂隙,而土中吸附水部分变成自由水,随着孔隙水压力的消散,土的抗剪强度和变形模量都有了大幅度的增长。这时自由水重新被土颗粒所吸附而变成了吸附水,这也是具有触变性土的特性。