冲击荷载加固红砂岩填土地基能量消耗规律研究

作     者：何建平 

作者单位：江西理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨建永

授予年度：2014年

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

主      题：冲击荷载 红砂岩填土 冲击试验 作用效应 能量消耗 

摘      要：红砂岩土在我国广泛分布，常用于回填地基。冲击荷载是加固地基的常用方法，尤其是强夯法，以显著的加固效果、简单的施工条件、快捷的施工速度等优点得到广泛应用。但以强夯为代表的冲击荷载加固红砂岩填土地基理论的研究相对滞后。本文就地选择赣州市章贡区经济开发区的红砂岩土作为研究对象，通过室内试验，研究了满夯及单点冲击荷载在不同填土厚度的红砂岩土中的作用效应及能量消耗情况，得到了如下主要结论： (1)满夯冲击荷载作用下，不同厚度的土柱，在相同总冲击能量的情况下，平均累积沉降量随着土柱厚度的增加而增加，当总冲击能量为1905.12N·m(即冲击遍数为12遍)时，土柱累积沉降量接近稳定状态;对于同一厚度的土柱，满夯冲击加固到不同程度所消耗的总冲击能量不同，且后期沉降量每增加1mm，需要消耗能量476.28N·m。 (2)满夯冲击荷载作用下，在不同的总冲击能量作用下，不同厚度的土柱整体平均干密度均随着总冲击能量的增加而增加，且平均增加量呈逐渐减小趋势，土柱越高，土柱整体平均密度增加量越不明显，能量吸收传递作用也越来越小;在相同总冲击能量作用下，土柱整体平均干密度并不是随着土柱厚度的增加而增加，120mm厚度的土柱整体平均干密度最大，能量吸收效果最好，能量吸收为2381.4N·m-2857.68N·m，单位体积土体的能量消耗为1751.03N·m/(m3)-2129.42N·m/(m3)，整体加固效果明显。 (3)在满夯冲击荷载加固作用土体过程中，随着总冲击能量的增加，含水量变化后的干密度均比变化前干密度略大，最大提高程度为3%，平均提高幅度仅在2.6%左右，提高程度相对不是那么明显。说明在冲击加固作用土体过程中，若开始冲击时土体含水量为最优含水量，则土体的平均干密度的计算可不考虑含水量的变化情况。 (4)单点冲击荷载作用下，对于某固定厚度的土柱，以120mm厚度的土柱为例，总冲击能量x和平均累积沉降量y的关系表达式为： y=-68.221+22.721ln(x);y＇=22.721/x，其加固程度越高，消耗的总冲击能量也越大，而且随着土体的加固，土层的累积沉降量平均每增加1mm，所需要消耗的能量越多;随着总冲击能量的增加，不同厚度的土柱侧边隆起量均呈现出先增大后减小的现象，并始终维持在一定范围内。 本文所取得的相关结论对冲击荷载加固赣南等地区的红砂岩填土地基理论和实践有一定的帮助，对受冲击荷载加固的地基基础设计有一定的影响。