砂土地基振沖加固的試驗研究及顆粒流模擬.pdf

1、自1937年Steuerman在德國首創(chuàng)并用之于地基加固實踐中以來,無填料振沖法在世界各地得到了廣泛地應(yīng)用,但是傳統(tǒng)上認為無填料振沖法主要適用于含粘粒較少的中粗砂,能否應(yīng)用于粉細砂地基目前還存在較大的爭議,而且對于砂土振沖密實過程多建立在宏觀假設(shè)的基礎(chǔ)上,對于振沖密實和顆粒細觀組構(gòu)變化之間的關(guān)系還不清楚,而且缺乏適宜的數(shù)值模擬技術(shù).該文針對上述問題,采用室內(nèi)模型試驗、現(xiàn)場原型試驗和顆粒流模擬技術(shù)相結(jié)合的方式,從宏觀和細觀兩方面對無填料振

2、沖法加固粉細砂地基進行了研究.圍繞上述問題,該文在調(diào)查吹填粉細砂基本特性的基礎(chǔ)上,首先進行了兩種尺寸的室內(nèi)模型試驗研究.通過大尺寸模型試驗研究了無填料振沖法對粉細砂土加固的有效性,振沖過程及振沖后超靜孔隙水壓力的發(fā)生、發(fā)展和消散規(guī)律,以及振沖次數(shù)對加固效果的影響等.采用小尺寸模型試驗結(jié)合數(shù)碼顯微攝像技術(shù)和計算機實時處理系統(tǒng)直接實時觀測砂土顆粒排列方向、接觸方式等在振沖過程中的變化情況,并對所取得的振沖前后砂土顆粒圖像利用圖像處理技術(shù)進行

3、顆粒排列方向的定量化分析,分析了砂土振沖密實和顆粒排列優(yōu)化以及定向性之間的關(guān)系.這些研究為后續(xù)現(xiàn)場原型試驗和顆粒流模型的建立提供了可靠依據(jù)和指導.在室內(nèi)模型試驗研究的基礎(chǔ)上,進一步進行了現(xiàn)場試驗研究.通過改進和革新傳統(tǒng)的振沖施工工藝,研究了無填料振沖法加固粉細砂地基的適宜性以及激振力、振沖方式、振沖間距、顆粒級配和細粒含量等因素對無填料振沖加固效果的影響,并對振沖后砂土的時間效應(yīng)問題進行了試驗研究和分析.顆粒流理論(PFC<'2D>—P

4、article Flow Code in 2 dimensions)作為一種先進的數(shù)值模式技術(shù),由于可以合理模擬波的傳播和能量消散過程,為解決砂土液化和振動密實等動力問題提供了一個強大而靈活的環(huán)境.該文通過引進和開發(fā)顆粒流理論,將其應(yīng)用到無填料振沖的研究中去.用PFC<'2D>建立了模擬砂土振沖加固的砂粒模型、振源模型和砂箱模型,并建立了可以有效防止對振動傳播進行反射的"靜止"邊界條件.在對砂土細觀顆粒參數(shù)進行校正的基礎(chǔ)上,利用建立的顆