强夯法加固高填方地基数值模拟研究

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1、摘要摘要强夯法是用起重设备将夯锤起吊到～定高度，然后使夯锤自由-卜．落，在地基土中形成强大的冲击波和动应力，使地基土层具有良好的力学性能。由于地基土的种类和特性等比较复杂，而且冲击荷载对地基的结构性、强度和变形等均有较大影响，现有的设计方法基本上都是经验性或半经验性的，尚未形成一套完整的设计计算理论。本文对前人在强夯法方面的研究成果和高填方地基土的研究现状作了详细分析总结，基于弹塑性大变形有限元理论编制动力分析程序对强夯法加固高填方地基土的连续夯击施工过程进行了数值模拟，分析了数值模拟的结果并初步探讨了用数值模拟

2、方法确定强夯法施工参数。同时，利用大型有限元软件对强夯法加固高填方地基进行一次夯击和多次夯击的三维有限元仿真，将弹塑性大变形有限元数值模拟结果与有限元仿真结果和实测资料进行对比，验证数值模拟结果的合理性和可靠性。本文研究得到的结论如下：(一)采用弹塑性大变形有限元方法对强夯加固高填方地基土进行数值模拟，较好地得到了土体在受冲击荷载作用下的应力、应变、位移以及夯坑的形状特征和形成过程特点，并将数值模拟结果与有限元仿真结果和实测资料进行对比分析，三种结果反映的特征基本一致，与其他研究成果也相互吻合，说明弹塑性大变形有

3、限元数值模拟结果合理可信；㈢探讨了夯坑的形状特征特征和形成过程特点，得到了弹塑性大变形有限元数值模拟、三维有限元仿真以及实测结果的累积夯沉量与夯击次数的关系曲线和单击夯沉量与夯击次数的关系曲线，反映了夯坑的累积夯沉量增幅和单击夯沉量随着夯击次数的增加而减小的特点；㈢利用弹塑性大变形有限元数值模拟方法可确定最佳夯击次数，本文弹塑性有限元数值模拟算例的摄佳夯击次数为5次；⑩利用弹塑性大变形有限元数值模拟方法，能够反映土体的应力消散情况，据此可初步确定了两次夯击之间的间歇时间；④利用弹塑性大变形有限元数值模拟方法可初步

4、确定土体有效影响深度和单点加固范围，据此可确定强夯加固高填方地基时的分层填士厚度和夯点间距，本文数值模拟算例的有效影响深度和单点加固范围分别为5．0m和1．7m。关键词：强夯法；数值模拟i高填方地基；大变形理论；有限元动态分析；弹塑性2006年重庆交通大学硕士研究生毕业论文摘要ⅡABSTRACTThedynamiccompactionmethodisonethatweusehydrauliccranetolifthammerintoacertainheightandthenreleaseitforafreefal

5、ling，intheprocessofwhichamightyshockwaveanddynamicstressareformedinthefoundationsoilandthesoilstratumobtainsawellmechanicsperformance．Forthecomplexityoffoundationsoil’spropertykindsandcharactersetc．aswellasthegreatinfluenceofimpactloaduponstructure，strength，d

6、eformationetc．，theexistingdesignmethodsarebasicallyempiricorsemi—experienceandthereisn’tacompletedesignandcalculationtheory．Inthisarticle，adetailedanalysisandasmnmaryweremadeonthebasisofresearchresultsupondynamiccompactionmethodandresearchstatusofprecursorsup

7、onhighfillfoundationsoil．Basedonelastic-plasticityandlargedeformationfiniteelementtheory，thedynamicanalysisprogramofdynamiccompactionmethodwasprogrammedsoastomakeanumericalsimulationofthecontinuouspoundconstructionprocessuponhighfillfoundationconsolidatedbydy

8、namicraml丑er．Then，numericalsimulationresultswereanalyzedandthewaytousenumericalsimulationtoascertainthetampingfactorsfordynamicconsolidationmethodwassuperficiallydiscussed．Besides．good—si