强夯置换中碎石运动机制和成墩过程的数值模拟

作     者：郑凌逶 周风华 谢新宇 

作者机构：宁波大学省部共建冲击工程与安全教育部重点实验室浙江宁波315211 浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 宁波大学机械工程与力学学院浙江宁波315211 浙江大学宁波理工学院浙江宁波315100 

出 版 物：《岩土工程学报》 (Chinese Journal of Geotechnical Engineering)

年 卷 期：2013年第35卷第11期

页      面：2068-2075页

核心收录：

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：宁波市"近海冲击与安全工程"创新团队项目 宁波大学王宽诚幸福基金项目 

主　　题：强夯置换 冲击动力学 碎石墩 碎石体变形 形成过程 数值模拟 

摘      要：关于强夯置换碎石墩形成机理(特别是碎石运动和动态成墩过程)的数值模拟研究较少。之前的数值模拟研究往往将碎石垫层视为均匀的连续介质进行分析,偏离了碎石体的物理实质。将碎石分为个体分散接触进行了建模,对单次夯击和连续多次夯击过程中碎石体的变形成墩过程进行了数值模拟。分析结果表明:将碎石垫层视为分离的碎石个体进行模拟可展现强夯置换中碎石墩的形成过程及其变形机制;强夯置换过程按时间顺序可分为夯锤与碎石的能量传递和碎石垫层之间的应力波传播过程、碎石垫层接触软土后的整体变形、夯锤二次冲击碎石结构重分布、稳定结构的碎石与夯锤共同运动4个阶段,并分别阐述了各阶段的具体原因和作用;从铅垂方向排列碎石的水平运动分析了整体成墩的原因。通过对连续夯击过程的数值模拟,获得了夯锤运动状态、能量释放时间变化规律,数值模拟得到的夯锤运动位移、速度、加速度与试验观测结果比较吻合。