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影响土体有效加固深度的因素



    在强夯技术发展初期,法国Menard公司根据大量实测进行总结后,发现强夯施工后对土体有效加固深度大致与夯锤重量与落距乘积的平方根成正比。随后的研究表明,其他强夯参数诸如夯锤面积、夯点间距也对有效加固深度有所影响;而从土体自身结构和性质的角度看,土体的有效加固深度,还与土层厚度、土层构造以及土的性质有关。下面对影响加固深度的主要因素分别进行分析。
                                                 强夯有效加固深度
(1) 夯击能
    强夯夯击能是反映夯锤对土体冲击力大小的指标。若单次夯击能太小,则不能将土体中的水分排出,仅靠增加同一位置处的夯击次数并不能达到预期处理效果,甚至可能造成地基出现“橡皮土”现象。单次夯击能大小的确定,应在土体结构不被冲击荷载破坏的前提下进行,根据地基加固范围内相应控制指标的要求,尽量地取较大值。在将土体中的水有效排出土体时,亦可减少夯击次数,从而大幅提高强夯施工效率、缩短工期。
    夯击能在数量上是锤重与落距的乘积,如何对锤重和落距进行搭配,也会对有效加固深度产生显著影响。在相同落距的前提下,夯锤自身质量越大,夯击时传递到深层土的能量就越多,反之则少。因此,不同的锤重与落距适用于加固不同深度的土体,轻锤高落距组合适用于加固浅层土体,而重锤低落距组合则主要用于加固深层土体。另外,由于强夯时会在上部土层形成硬壳层,采用轻锤高落距时,这部分坚硬的土体对夯击能的消耗较多,势必造成土层深部加固效果有明显减弱,但采用重锤低落距则可避免深层加固效果受到上部硬壳层的影响。
(2) 锤底面积 
  锤底面积决定地基土所承受的冲击应力。在单击夯击能保持不变的前提下,锤底面积越大,单位面积土体所吸收的冲击能量就越小,而且夯锤贯入土体的深度也就越小,要使土体达到加固效果就需要增加夯击次数。另外,锤底面积越大,相同加固范围内的夯击点数量就越少。相反,当锤底面积较小时,夯锤贯入土体的深度就增大,夯击次数就减少,夯锤底部土体的主压实区深度增大,土体的侧向加固范围减小,加固相同范围的土体需要夯点数量增多。
(3) 土体特征
    土是固、液、气三相共存的混合体,液体和气体分布在固体颗粒之间的孔隙中。强夯法加固土体的原理即通过冲击力尽可能地压缩土体中的孔隙,增加密实度,同时排出液体与气体,使固体颗粒之间更加紧密。加固后的土体不仅密实度增加,压缩性降低,其强度也得到提高,承载力增加。
    反映土体密实程度的物理指标是孔隙比或干重度,干重度愈大,固体颗粒排列越紧密,孔隙比越低,并且与地基处理设计要求的干密度差距越小,所需的能量也就相对越少;但是,干重度大也使得土体对夯击外应力的阻力增加,且减小强夯振动波在土体中的传播速度,降低压缩波强度,从而影响深层土体的加固效果。



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