[发明专利]强夯法加固饱和砂土地基的有效加固深度设计方法

说明书

本发明提供一种强夯法加固饱和砂土地基的有效加固深度设计方法，涉及软土地基加固技术领域。该方法通过计算强夯振动产生的压密壳最大深度z₁、压密壳影响深度h_y，最后计算得到强夯加固饱和砂土地基有效加固深度Z，为强夯振动产生的压密壳最大深度z₁、压密壳影响深度h_y和产生压密壳最大深度的夯坑深度h_h之和。本发明提供的强夯固饱和砂土地基的有效加固深度设计方法，能够客观地开展强夯饱和砂土地基的工程设计，有针对性地开展强夯工程的试夯和检测工作，提高工程施工效率，降低工程成本。

技术领域

本发明涉及软土地基加固技术领域，尤其涉及一种强夯法加固饱和砂土地基的有效加固深度设计方法。

背景技术

目前，国内外开展了强夯法加固软土地基的试验、理论等方面研究，主要涉及饱和黏性土、非饱和黏性土、非饱和砂土的软土地基强夯加固工作，但仍然处于经验数据的统计阶段。在强制性规范《建筑地基处理技术规范(JGJ 79-2012)》中，根据现场应用情况总结了有效加固深度“表6.3.3-1强夯的有效加固深度”，其它文献中也没有给出强夯加固软土地基的有效加固深度设计方法。随着近年来海砂吹填在岛礁、近海滩涂建设中的大量应用，以及强夯法施工时间短、经济效益显著的特点，强夯法在加固饱和砂土地基中得到广泛应用，但是没有建立科学可靠的有效加固深度设计方法，仅仅依靠试夯试验确定设计参数盲目性较大、成本较高，因此亟需提出一种强夯法加固饱和砂土地基的有效加固深度设计方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种强夯法加固饱和砂土地基的有效加固深度设计方法，能够满足设计提出的饱和砂土地基有效加固深度的要求。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种强夯法加固饱和砂土地基的有效加固深度设计方法，包括强夯振动产生的压密壳最大深度的计算、压密壳影响深度的计算和强夯加固饱和砂土地基有效加固深度的计算；

所述强夯振动产生的压密壳最大深度的计算方法具体如下：

假定饱和砂土为各向同性的弹性材料，水的流动符合Darcy定律，压缩系数为常数；按照强夯引起的饱和砂土临界孔压条件，考虑强夯为轴对称问题，取过轴线的截面，按照平面问题研究，建立其理论模型；

设由强夯振动作用引起的土骨架变形的压缩存在以下关系，

式中，ε为土骨架的应变，α为饱和砂土地基的压缩系数；e为砂土地基土骨架的孔隙比，σ'_i为饱和砂土的微元体有效应力；dz为微元体z方向单位长度；t为地基中强夯作用时间；

根据Darcy定律，单位时间内水通过多孔介质的渗流量与过水断面面积和总水头损失成正比，与渗流路径长度成反比，如下式所示，

Q＝kAh₁/L＝kAi (2)

式中，Q为过水断面的单位时间流量；k为渗流系数；A为过水断面面积；h₁为总水头损失；L为多孔介质渗流路径的长度；i为水力梯度；

将公式(2)应用于微元体的流量变化，得公式(3)，表示饱和砂土地基中某一深度的单位面积上、单位时间的单位长度dz的微元体的上下表面的流入和流出流量变化，

如果假定饱和砂土地基的微元体土骨架压缩变形与流体的排出量相同，即：

则，