[发明专利]一种预测动力强夯对土体及周边环境影响的方法

权利要求书

1.一种预测动力强夯对土体及周边环境影响的方法，其特征在于，该方法基于夯锤在强夯过程中贯入位移历史的施工全过程动力学模型，采用非线性数值模拟技术预测动力强夯施工对土体及周边环境的影响，具体包括以下步骤：

1)根据施工因素和地层条件，依据夯锤在不同夯击数下的贯入位移和夯击能等效平均应力两种方式，分别建立夯锤贯入位移历史动力学模型和夯锤等效平均应力动力学模型；

2)根据两个动力学模型，结合有限元软件建立分析模型，并对分析模型进行网格划分；

3)根据施工计划设置工况，利用分析模型模拟施工全过程；

4)对分析模型进行有限元计算，根据土体中应力应变的变化情况以及构筑物的位移、变形情况的计算结果评价动力强夯施工对土体及邻近构筑物的影响。

2.根据权利要求1所述的一种预测动力强夯对土体及周边环境影响的方法，其特征在于，所述步骤1)中夯锤贯入位移历史动力学模型为：

d_i＝i·D_p/N，(1≤i≤N)

其中：N为总夯击次数，d_i为第i次夯击后的夯击深度，D_p为总夯击深度；

所述步骤1)中夯锤等效平均应力动力学模型为：

其中：为夯锤夯击效率系数，W为夯锤重量，H为夯锤落高，B为夯锤直径，为夯锤等效平均应力。

3.根据权利要求2所述的一种预测动力强夯对土体及周边环境影响的方法，其特征在于，所述步骤1)中建立所述夯锤贯入位移历史动力学模型和夯锤等效平均应力动力学模型的前提条件为：

(1)整个场地的强夯过程为二维平面应变问题；

(2)夯锤在整个过程中没有发生形变；

(3)夯锤进入土体的过程中没有倾斜和水平偏移。

4.根据权利要求1所述的一种预测动力强夯对土体及周边环境影响的方法，其特征在于，所述步骤2)中分析模型计算域大小根据强夯夯击对环境影响研究和工程实际确定，分析模型的土体模型采用循环荷载作用效果的硬化土模型，并根据土体本构模型对土体赋予相应参数。

5.根据权利要求1所述的一种预测动力强夯对土体及周边环境影响的方法，其特征在于，所述步骤3)模拟过程中，每次夯击后都更新有限元网格节点位移。

6.根据权利要求1所述的一种预测动力强夯对土体及周边环境影响的方法，其特征在于，所述步骤3)模拟过程中，包括四个约束条件，具体为：

(1)对场地两端竖向边界施加水平位移约束，但竖向自由；

(2)夯锤水平位移被约束，只能发生竖向位移；

(3)夯锤触土面的竖向位移等于夯锤在土层中的贯入深度；

(4)模拟场地的底部水平边界在水平和竖直两个方向被约束。