强夯法动力固结理论的概述

强夯地基时用强夯法处理细颗粒饱和土时,主要是借助于动力固结的理论,即巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波,破坏了土体原有的结构,使土体局部发生液化并产生许多裂隙,增加了排水通道,使孔隙水顺利逸出,待超孔隙水压力消散后,土体固结。由于软土的触变性,强度得到提高。动力固结理论可概述为:

1、饱和土的压缩性Menard教授认为,由于土中有机物的分解,第四纪土中大多数都含有以微气泡形式出现的气体,其含气量大约在1%~4%范围内,进行强夯时,气体体积压孔隙水压力增大,随后气体有所膨胀,孔隙水排出的同时,孔隙水压力就减少。这样每夯击一遍,液相气体和气相气体都有所减少。根据实验,每夯击一遍,气体体积可减少40%

2、局部产生液化在重复夯击作用下,施加在土体的夯击能量,使气体逐渐受到压缩，因此,土体的沉降量与强夯夯击能成正比。当气体按体积百分比接近零时,土体便变成不可压缩的。相应于孔隙水压力上升到覆盖压力相等的能量级,土体即产生液化。孔隙水压力与液化压力之比称为液化度,而液化压力即为覆盖压力。当液化度为100%时,亦即为土体产生液化的临界状态,而该能量级称为“饱和能”此时,吸附水变成自由水,土的强度下降到最小值。一旦达到“饱和能”而继续施加能量时,除了使王起重塑的破坏作用外能量纯属是浪费。

4、触变恢复在重复夯击作用下,土体的强度逐渐减低,当土体出现液化或接近液化时,使土的强度达到最低值。此时土体产生裂隙,而土中吸附水部分变成自由水,随着孔隙水压力的消散,土的抗剪强度和变形模量都有了大幅度的增长。这时自由水重新被土颗粒所吸附而变成了吸附水,这也是具有触变性土的特性。