一种饱和软土地基强夯处理参数设计方法与流程

本发明属于地基处理，具体属于一种饱和软土地基强夯处理参数设计方法。

背景技术：

1、强夯法是采用强夯机将重锤从一定高度处自由落下，对土体孔隙进行挤密夯实，以提高软土地基承载力和压缩模量的地基处理方法。对饱和软土地基采用强夯法进行地基处理时，由于软土颗粒孔隙之间被水充填，且水本身具有抗压能力，在瞬时夯击能作用下，将产生瞬时的超静孔隙水压力，超静孔隙水压力消散过程中土颗粒有效应力增加以达到挤密夯实土体的作用。

2、强夯法设计时需要确定的关键参数主要有夯击点间距以及两遍夯击之间的间隔时间。对于饱和软土地基进行强夯处理时，由于强夯产出超静孔隙水压力，为确保强夯处理效果，在每一遍夯击施工时应确保前期夯击施工产生的超静孔隙水压力已基本消散。但两遍夯击时间间隔过长，将严重影响强夯处理施工工期。如何科学、准确的确定饱和软土地基强夯产生的超静孔隙水压力消散时间，对指导现场施工，合理安排施工时间，降低成本具有重要意义；夯击点间距计算出最小值后，在保证夯击的效果时，可减少夯击点，从而降低夯击成本。

3、目前，对于饱和软土地基强夯处理方法设计时，夯击点间距以及两遍夯击之间的间隔时间主要根据场地土类型由经验确定，对于具体的场地，并没有明确的、可供指导和参考的方法。

技术实现思路

1、针对上述问题,根据地勘资料获取渗透系数的情况下，本发明的目的在于提供一种饱和软土地基强夯处理参数设计方法，采用本发明提供的方法可以更加科学、可靠的确定夯击点间距以及两遍夯击之间的间隔时间，可以合理计划工期，节约夯击成本。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种饱和软土地基强夯处理参数设计方法，包括以下步骤：

4、s1、在施工现场选择有代表性的场地进行试验性施工，施工前在试验区中心位置布置一个监测孔，监测孔中安装有孔隙水压力监测传感器；

5、s2、间隔监测孔不同距离的位置进行夯击施工，由孔隙水压力监测传感器监测在不同距离的位置进行夯击施工时，监测孔中产生的超静孔隙水压力大小，得到夯击点与监测孔在不同水平距离情况下产生的超静孔隙水压力数据；根据一维标准正态分布函数n（0,σ2）的概率密度函数来拟合饱和软土场地实际强夯时，过夯击点的任意剖面上超静孔隙水压力分布的趋势；超静孔隙水压力与水平距离之间的数据通过拟合得到强夯时产生的超静孔隙水压力与距离之间的关系如下：

6、，

7、其中，p为超静孔隙水压力，k1、k2为拟合系数，a为孔隙水压力监测传感器距离强夯点的水平距离；

8、根据拟合结果，当夯击点周围的最大超静孔隙水压力等于夯击点中心处最大超静孔隙水压力的10%时，所对应的水平距离a为满足夯击要求的两个夯击点之间的最小距离；

9、s3、根据步骤s2中超静孔隙水压力与距离之间的关系，以夯击点为原点的超静孔隙水压力p与平面位置之间的关系如下：

10、，

11、其中，k1、k2为拟合系数，x、y为平面位置的坐标数值；

12、s4、根据步骤s3中得到强夯时产生的超静孔隙水压力p与平面位置之间的关系，采用超静孔隙水压力与静水压力的等效水位高度为初始条件，饱和软土场地强夯产生的超静孔隙水压力消散过程采用达西渗流定律进行模拟计算，公式如下：

13、，

14、其中，q为单位时间内的渗流量；k为渗透系数；i为等效水力坡降；a为渗流过水断面面积；

15、依据步骤s3，围绕夯击点的任一竖向圆柱形渗流过水断面面积为：

16、，

17、其中，r为距夯击点中心的距离；h为等效水位高度；

18、该断面上等效水力坡降为：

19、，

20、单位时间内，围绕夯击点的任一竖向圆柱形渗流过水断面上的渗流量为：

21、；

22、s5、在考虑单个夯击点的情况下，强夯产生的超静孔隙水压力分布是以夯击点为中心呈中心对称分布，在模拟计算时，将试验区划分为数个圆环的微单元，圆环的内径为r1，外径为r2，圆心为夯击点；

23、s6、模拟渗流计算过程中，每个微单元中的等效孔隙水压力随时间推移，主要与渗流进入和流出该微单元的水量有关，计算公式如下：

24、，

25、，

26、其中，为第i个微单元在某时刻发生渗流后的等效孔隙水压力；为第i个微单元在某时刻发生渗流前的等效孔隙水压力；为第i个微单元在发生渗流时进入该微单元的水量；为第i个微单元在发生渗流时流出该微单元的水量；为第i个微单元平面投影面积；为地下水密度；为重力加速度；

27、相邻微单元之间单位时间内发生的模拟渗流量计算如下：

28、，

29、，

30、，

31、，

32、，

33、，

34、其中，k为渗透系数；为第i-1个微单元与第i个微单元之间的水力坡降；为第i个微单元与第i+1个微单元之间的水力坡降；第i-1个微单元与第i个微单元之间的渗流过水断面面积；第i个微单元与第i+1个微单元之间的渗流过水断面面积；为模拟计算时的时间步长;、、分别为三个相邻微单元的模拟等效水位高度；

35、由计算得到，试验区某个时间的等效孔隙水压力极差为初始状态的等效孔隙水压力极差的10%时，则该时间为两遍夯击间隔时间的最小值。

36、优选的，所述步骤s2中，采用等边矩形布置夯击点，布置间距不大于米。

37、优选的，所述监测孔中等间距布置数个孔隙水压力监测传感器。

38、优选的，所述步骤s6中，模拟时间步长内，相邻微单元之间模拟流入或流出的水量不大于该单元与相邻微单元之间的总水量差。

39、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

40、根据地勘资料获取渗透系数的情况下，采用本发明提供的方法可以更加科学、可靠的确定夯击点间距以及两遍夯击之间的间隔时间，可以合理计划工期，节约夯击成本。

1.一种饱和软土地基强夯处理参数设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种饱和软土地基强夯处理参数设计方法，其特征在于，所述步骤s2中，采用等边矩形布置夯击点，布置间距不大于米。

3.根据权利要求1所述的一种饱和软土地基强夯处理参数设计方法，其特征在于，所述监测孔中等间距布置数个孔隙水压力监测传感器。

4.根据权利要求1所述的一种饱和软土地基强夯处理参数设计方法，其特征在于，所述步骤s6中，模拟时间步长内，相邻微单元之间模拟流入或流出的水量不大于该单元与相邻微单元之间的总水量差。