[发明专利]一种强夯煤矸石地基动应力的方法

说明书

本发明公开了一种强夯煤矸石地基动应力的方法，属于土木工程地基处理技术领域。本发明实测了强夯冲击波在煤矸石地基中所产生的动应力场和它的变化规律。根据模型试验的相似第二定理和量纲分析方法，设计了室内模型试验装置，采用模型与原型相同的材料，几何缩比为10的方案，进行了强夯法加固煤矸石地基的室内模型试验。应用动应力量测系统对夯击能分别为2500KN.m，3000KN.m，3500KN.m，夯击次数分别为1‑7击的不同深度的煤矸石地基中的竖向动应力进行了量测。

技术领域

本发明涉及一种强夯煤矸石地基动应力的方法，属于土木工程地基处理技术领域。

背景技术

强夯法是用几吨至几十吨的重锤，从几米至几十米的高处落下，反复多次夯击地面，对地基进行强力夯实。这一方法施工工艺简单、工期短、加固费用低、效果显著，已在许多工程中应用并取得良好效果。对于煤炭生产过程中产生的固体废弃物煤矸石，大量堆放会造成环境污染，建立储料场还要占用场地。采用强夯法对结构松散的煤矸石场地进行加固密实处理，然后用作建筑物的地基，现已在全国多个矿区推广应用，取得了一定的经验数据，为煤矸石的利用开辟了新的途径。

近年来，一些学者对强夯过程中的动应力分布特点及变化规律进行了研究。Poran等在尺寸为122×122×122cm³的模型箱中进行了强夯法加固波斯顿干砂地基的试验，得到一些基于试验结果的曲线。F.Jafarzadeh等利用45×35×40cm³模型箱，进行了强夯法加固地基模型试验，研究了夯击过程中影响深度和动应力的变化规律。何长明等进行了强夯动应力的量测及现场试验研究。高政国等针对碎石高填方机场强夯加固机制与施工工艺问题，开展工程场地试验和室内模试验研究。通过试验测量强夯作用下场地加速度响应，研究非常规级配碎石填筑体的强夯动力响应特性。

以上研究是针对不同性状土进行的，针对强夯中煤矸石地基中动应力的分布规律的研究较少，没有用强夯法加固煤矸石地基动应力的整套理论和计算公式，系统研究很少。煤矸石是一种松散堆积物，在颗粒结构和岩性组成上有特殊性，使其在物理力学性质、压密性等方面与其他土体相比有明显差异。因此，需要对强夯煤矸石地基在不同夯击能、击数次数、不同深度的动应力做进一步的研究，以推进强夯加固煤矸石地基的较广泛的应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种测量或者计算强夯煤矸石地基动应力的方法，建立了落距、锤尺寸、夯击能、夯击次数与动应力之间的模型关系，在面对需要强夯的煤矸石地基时，为实际操作提供指导，推进强夯加固煤矸石地基的较广泛的应用。

本发明提供了一种测量或者计算强夯煤矸石地基动应力的方法，利用模型试验的相似第二准则和量纲分析法，采用模型与原型相同的材料，几何缩比为10的方案，进行了强夯法加固煤矸石地基的室内模型试验。

在一种实施方式中，所述方法，应用动应力量测系统对夯击能分别为2500KN·m，3000KN·m，3500KN·m，夯击次数分别为1-7击的不同深度的煤矸石地基中的竖向动应力进行了量测。

在一种实施方式中，所述模型试验的试验台如下：试验台高1000mm，它由两个两块直径为Φ410mm，高度为500mm，厚度为10mm半圆弧板和厚度为10mm的底板通过M16螺栓联结组成，在半圆弧板外部焊有加固筋板。

在一种实施方式中，所述动应力量测处理系统由压电式土压力盒、YE-5853超动态电荷放大器、DH-5939数据采集仪、计算机四部分组成。

在一种实施方式中，为了模拟强夯冲击荷载作用下煤矸石地基的动应力衰减规律和有效加固深度，需要沿纵向不同距离布置一系列土压力盒。

在一种实施方式中，对不同的夯击次数，不同的测点，动应力峰值σ_d与夯击能E的近似关系见表4所示。