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1、中国矿业大学建筑工程学院土木工程专业学科前沿讲座课程报告第5页浅谈强夯法及其应用（中国矿业大学力学与建筑工程学院土木10-7班张海林）摘要：本文介绍了强夯法的由来和在国内外的发展情况，同时简单地阐述了强夯加固机理中的动力固结理论。另外，还介绍了强夯施工的一般流程和施工要点。从强夯法的产生出发,归纳了强夯法的发展阶段,总结了强夯法的施工特点,分析了强夯法在地基处理中的作用机理,结合当前国家经济建设的实际条件和需要,提出强夯法在加固杂填土路基中的适用性。关键词：强夯法;地基处理;加固机理;加固深度；适
2、用范围近30年来,中国经济飞速发展,城市化进程加快,但城市发展中建筑垃圾、杂填土遍布城市的周围,能否使用建筑垃圾修建城市道路,减小环境污染,节约资源,变废为宝,是目前国家鼓励发展的方向。然而能否满足道路对路基的要求是决定杂填土废物利用的关键。杂填土用作路基,必须能提供足够的承载力,不均匀沉降应在一定的范围内。实践证明强夯法可以处理杂填土的路基。在城市发展过程中,土地资源非常有限,取土、弃土受到场地的制约有很大的影响。城乡结合部为了小团体利益,城市的建筑、生活垃圾违规倾倒的现象比较严重,城市环保的要
3、求对取土、弃土的要求越来越高,在城市化进程中如何就地取材,因地制宜越发显得重要。将强夯法用于处理杂填土(建筑垃圾)的路基,无疑开辟的了强夯法新的适用范围,对解决土地资源,减小环境污染,变废为宝,降低工程造价等方面具有非常重要的意义。1概述所谓强夯法是以约8～40t的重锤(最重达200t),起吊到一定的高度(一般约为8～30m),通过机械脱钩机构,使重锤从高处以自由落体状下落(落距一般为6～40m),给地基以冲击力和振动力,从而达到提高土的强度,降低土的压缩性,改善土的振动液化条件,消除湿陷性黄土的
4、湿陷性等作用。众所周知,强夯法是由法国的梅纳(Mendard)公司于1969年最早应用于工程实际的,在1974年英国工程师协会专门召开的深基础会议上,梅纳(Men2dard)本人对强夯法作了详细介绍。自此,几十年来,在以后的历届国际土力学和基础工程会议上以及在世界各地区性会议上,都有很多关于强夯法的论文发表,对强夯法的发展、完善起到了很大的促进作用。强夯法由于具有地基加固效果显著、设备简单、施工方便、适用范围广、经济易行和节省材料等优点，很快传播到世界各地。目前已经有几十个国家的数千项工程采用强夯
5、法加固地基。2强夯法在我国的发展我国于1978年9月引进该项技术,1979年初塘沽率先进行强夯法加固粘土地基的试验研究。同年6月河北廊坊与山西阳泉又分别在对软粘土、粉细砂地基与黄土质砂粘性土填方地基进行了处理,这是我国采用强夯法处理地基最早的2个工程实例。随后该技术迅速推广,北京、天津、西安等地的地基处理工程都采用了该项技术,并取得了很好的技术经济效果。目前,在建筑、铁路、公路、水利、冶金等行业广泛采用强夯法处理地基。3加固机理3.1动力固结理论5中国矿业大学建筑工程学院土木工程专业学科前沿讲座课
6、程报告第5页 强夯法虽然已经在实践中证实了是一种比较好的地基处理方法，但到目前为止还没有一套成熟和完善的理论和设计计算方法。在第十界国际土力学和基础工程会议上，美国Menard教授在“地基处理”的科学发展水平报告中精辟的论述强夯法的传统固结机理：强夯法目前已经发展到地基土的大面积加固，深度可达30m。当应用于非饱和土时，压密过程基本上同实验室中的击实实验相同。在饱和无粘性土的情况下，可能会产生液化，其压密过程同爆破和振动密实的过程相似。这种方法对饱和细粒土的效果，成功和失败的例子都有报道。对这类
7、土需要破坏土的结构、产生超空隙水压力以及通过裂隙形成排水通道。而强夯法对杂填土特别有效。 实践证明，在夯击的工程中，土体的瞬时沉降可达几十厘米；土中产生液化后使土的结构破坏，土的强度下降到最小值；随后在夯击点出现径向裂隙，成为加速空隙水压力消散的主要通道；因粘性土具有触变性，使降低的强度得到恢复和增强。4强夯法理论的研究4.1强夯对地基土的作用机理及动力学特征对于强夯的能量以何种形式传递到土层中,国内一些学者根据梅纳的模型也对强夯法的力学模型进行了一些研究。左名麒提出的振动波密实理论,认为夯击所
8、产生的巨大冲击能将以波的形式向土介质传播。强夯主要是纵波和横波起加固作用,而面波(主要是R波)不但不起加密作用,反而对地基表面产生松动,是有害波。针对R波的作用,孔令伟等通过研究3个代表不同土质条件的强夯实践后认为,R波可穿透较深的土层,使得地基在R波作用下产生变形并使土颗粒更为紧密地排列,即认为R波对地基加固起了不可忽视的作用。对于强夯法加固地基的机理,一般认为,分为动力夯实、动力固结、动力置换3种形式。对于非饱和土,很高的冲击能使颗粒移动,从而孔隙中气泡迅速排出或者压缩,孔隙体
