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非饱和土的强夯加固机理


                                      强夯法加固非饱和土地基

        强夯施工时采用强夯法加固非饱和土是基于动力压密的概念,即用冲击性动力荷载,使土体中的孔隙体积减小,土体变得更为密实,从而提高其强度。非饱和土的固相是由大小不等的颗粒组成,按其粒径大小可分为砂粒(20.074mm)、粉粒(0074-0.00mm)、粘粒(0.00m以下)。在土体形成的漫长历史年代中由于各种非常复杂的风化过程,各种土颗粒的表面通常包裹着一层由矿物、有机物形成的多种新化合物或胶体物质的凝胶,使土颗粒形成一定大小的团粒,这种团粒具有一定的强度和相对的水稳性。而土颗粒周围的孔隙被空气和液体(例如水)所充满,即土体是由固相、液相、气相三部分组成。在压编波能量的作用下,土颗粒互相靠拢,因为气相的压缩性比固相和液相的压缩性大得多,所以气体部分首先被排出,颗粒进行重新排列,由天然的絮乱状态进人稳定状态,孔隙大为减小,就是这种体积变化和塑性变化使土体在外荷作用下达到新的稳定状态。当然,在波动能量作用下,土颗粒和液体也受力而可能变形,但这些变动相对土颗粒间的移动、孔隙减少来说是很小的,这样我们可以认为对非饱和土的夯实变形主要是由土颗粒的相对位移而引起。非饱和土的夯实过程,就是土中的气体被挤出的过程。当土体达到最密实时,据测定孔隙体积可减少60%左右,土体接近饱和的二相状态。对非饱和土地基,其加固机理可归纳为压缩波的反复作用消耗能量做功,而对土体产生压密固结在国内,对非饱和土的加固机理认识是,一般将地基视为弹性半空间体,在夯锤自由下落夯击地面的瞬间,由势能转化的动能一部分以声波的形式向四周传播,一部分由于摩擦产生热能,其余大部分则使土体振动,并以压缩波、剪切波的形式在地基内传播。地基土一般不均匀,成层状,土体中的孔隙为空气、水或其他液体所充填。在夯击地面的瞬间,波在成层状地基中的一个弹性介质传到另一个介质,同时,波能的一部分返回第一个介质。传到另一个介质的波能起到强夯加固的作用,返回的波能则使表层土体变松这是强夯中地表局部隆起的原因。
        强夯加固多孔隙、粗颗粒含量高、非饱和地基是基于动力压密理论,冲击型动力荷载在瞬间使土体中的孔隙体积缩小,土体密实,承载力提高。非饱和土的夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移重新排列而引起,也是土中孔隙空气被排出的过程,经强夯处理后,土体达到密实状态。