土動(dòng)力學(xué)一零

第五章土的動(dòng)力指標(biāo)及其測(cè)定第四節(jié)模型試驗(yàn)──強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土地基的研究3/19/2023土動(dòng)力學(xué)一、模型試驗(yàn)的任務(wù)在設(shè)計(jì)的模型上以儀器設(shè)備為工具，以各種實(shí)驗(yàn)技術(shù)為手段，在動(dòng)荷載作用下，通過測(cè)試與模型的工作性能有關(guān)的各種參數(shù)，從強(qiáng)度、剛度、抗裂性以及模型的破壞形態(tài)等各個(gè)方面來判斷實(shí)際構(gòu)筑物的實(shí)際工作性能，估計(jì)實(shí)際構(gòu)筑物的承載能力，確定實(shí)際構(gòu)筑物對(duì)使用要求的符合程度，并用以檢驗(yàn)和發(fā)展土動(dòng)力學(xué)的計(jì)算理論。3/19/2023土動(dòng)力學(xué)二、模型試驗(yàn)的目的生產(chǎn)性試驗(yàn)的目的綜合鑒定土工構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量，評(píng)價(jià)工程的可靠程度。檢驗(yàn)已建構(gòu)筑物的現(xiàn)有可靠性，推斷和估計(jì)構(gòu)筑物的剩余壽命鑒定構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)性能判斷構(gòu)筑物的實(shí)際承載能力，為工程改造、擴(kuò)建和加固提供參數(shù)為處理工程事故提供技術(shù)依據(jù)3/19/2023土動(dòng)力學(xué)科研性試驗(yàn)的目的驗(yàn)證土工構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)理論、假定和計(jì)算方法為制定抗震設(shè)計(jì)規(guī)范、規(guī)程提供依據(jù)為發(fā)展和推廣新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)3/19/2023土動(dòng)力學(xué)三、模型試驗(yàn)的分類1、按試驗(yàn)對(duì)象的尺寸分類相似模型試驗(yàn)：要求比較嚴(yán)格的相似條件，即要求滿足幾何相似、力學(xué)相似和材料相似彈性模型試驗(yàn)強(qiáng)度模型試驗(yàn)縮尺模型試驗(yàn)：將原型結(jié)構(gòu)的幾何尺寸按比例縮小，不須遵循嚴(yán)格的相似條件3/19/2023土動(dòng)力學(xué)2、按試驗(yàn)荷載性質(zhì)分類動(dòng)力荷載試驗(yàn)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性試驗(yàn)結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)3/19/2023土動(dòng)力學(xué)3、按試驗(yàn)所在場(chǎng)地分類實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)4、按試驗(yàn)結(jié)構(gòu)是否破壞分類結(jié)構(gòu)破壞試驗(yàn)結(jié)構(gòu)非破損試驗(yàn)3/19/2023土動(dòng)力學(xué)四、模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)包括試驗(yàn)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)準(zhǔn)備、試驗(yàn)實(shí)施和試驗(yàn)分析等主要環(huán)節(jié)模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)是極為重要和關(guān)鍵的一環(huán)對(duì)試驗(yàn)工作進(jìn)行全面的設(shè)計(jì)和規(guī)劃確定試驗(yàn)的性質(zhì)與規(guī)模、試件設(shè)計(jì)、試驗(yàn)場(chǎng)所、加載與量測(cè)方案、專用試驗(yàn)裝置、安全技術(shù)措施經(jīng)費(fèi)預(yù)算和設(shè)備清單提出試驗(yàn)大綱和進(jìn)度計(jì)劃3/19/2023土動(dòng)力學(xué)3/19/2023土動(dòng)力學(xué)對(duì)生產(chǎn)性試驗(yàn)，試驗(yàn)前必須進(jìn)行實(shí)地調(diào)查研究，收集已有的設(shè)計(jì)資料、施工日志、材料試驗(yàn)報(bào)告以及施工質(zhì)量檢查驗(yàn)收記錄等對(duì)于受災(zāi)損傷的構(gòu)筑物，必須了解受災(zāi)原因、過程和結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀3/19/2023土動(dòng)力學(xué)1、模型試驗(yàn)的的試件設(shè)計(jì)試件可以是實(shí)際際結(jié)構(gòu)的整體或或它的一部分，，也可以是單一一的構(gòu)件應(yīng)考慮試驗(yàn)?zāi)Ｐ托团c原型之間的的力學(xué)性能的相相似關(guān)系，按相相似理論進(jìn)行設(shè)設(shè)計(jì)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)試件形狀要求試驗(yàn)時(shí)形成成和實(shí)際工作相相一致的應(yīng)力狀狀態(tài)必須注意邊界條條件的模擬，使使模型如實(shí)反映映構(gòu)筑物的實(shí)際際工作性狀3/17/2023土動(dòng)力學(xué)試件尺寸若試件尺寸太小小，要考慮尺寸寸效應(yīng)的影響對(duì)于結(jié)構(gòu)動(dòng)力試試驗(yàn)，試驗(yàn)尺寸寸常受試驗(yàn)加載載條件等因素的的限制振動(dòng)臺(tái)加載試驗(yàn)驗(yàn)，受臺(tái)面尺寸寸、激振力大小小等參數(shù)的限制制，一般只能作作縮尺的模型試試驗(yàn)?zāi)壳皣鴥?nèi)能完成成試件比例為1/50~1/4的各類構(gòu)筑筑物的模型試驗(yàn)驗(yàn)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)試件數(shù)量試件數(shù)量直接由由參與研究問題題參數(shù)（分析因因子）和相應(yīng)各各種狀態(tài)（水平平數(shù)）的影響來來決定3/17/2023土動(dòng)力學(xué)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)如果因子數(shù)和水平平數(shù)增加，則試件件數(shù)量隨之增加。。對(duì)于多因素問題，，可采用正交試驗(yàn)驗(yàn)設(shè)計(jì)法利用正交交表從盡可能少的的試件試驗(yàn)中掌握握試驗(yàn)條件和試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果之間的內(nèi)在在規(guī)律（參閱有關(guān)關(guān)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的的專著）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)可以以只需少量的試件件得到主要信息，，從而對(duì)研究問題題作出綜合評(píng)價(jià)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)試件組合數(shù)目設(shè)計(jì)計(jì)實(shí)例3個(gè)分析因子，各各2種狀態(tài)。由表表可知：截面積增增大，抗剪強(qiáng)度降降低；砂漿強(qiáng)度或或垂直應(yīng)力增大，，抗剪強(qiáng)度增大3/17/2023土動(dòng)力學(xué)試件號(hào)砂漿強(qiáng)度（MPa）平均抗剪強(qiáng)度（MPa）1、50.50.1254、72.50.259試件號(hào)垂直應(yīng)力（MPa）平均抗剪強(qiáng)度（MPa）1、70.0640.1014、50.3020.2843/17/2023土動(dòng)力學(xué)2、模型試試驗(yàn)的荷載載設(shè)計(jì)模型試驗(yàn)時(shí)時(shí)的荷載作作用應(yīng)使構(gòu)構(gòu)筑物處于于某一種實(shí)實(shí)際可能的的最不利的的工作狀態(tài)態(tài)試驗(yàn)荷載的的圖式要與與構(gòu)筑物設(shè)設(shè)計(jì)荷載圖圖式一樣在下列條件件下可采用用不同于設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)定的的荷載圖式式對(duì)設(shè)計(jì)荷載載圖式的合合理性有所所懷疑或?qū)崒?shí)際情況有有所改變采用等效荷荷載的方式式，等效荷荷載的數(shù)值值大小和分分布形式要要根據(jù)相應(yīng)應(yīng)的等效條條件換算3/17/2023土動(dòng)力學(xué)采用等效荷荷載試驗(yàn)時(shí)時(shí)，必須全全面驗(yàn)算由由于荷載圖圖式改變對(duì)對(duì)構(gòu)筑物產(chǎn)產(chǎn)生的各種種影響。當(dāng)試驗(yàn)滿足足強(qiáng)度等效效而整體變變形條件不不等效時(shí)，，則需進(jìn)行行變形修正正當(dāng)取彎度等等效時(shí)，尚尚需驗(yàn)算剪剪力對(duì)構(gòu)筑筑物的影響響。3/17/2023土動(dòng)力學(xué)模型試驗(yàn)的的加載制度度試驗(yàn)加載制制度是指模模型試驗(yàn)進(jìn)進(jìn)行期間控控制荷載與與加載時(shí)間間的關(guān)系，，包括加載載速度的快快慢、加載載設(shè)計(jì)間歇歇的長短、、分級(jí)荷載載的大小和和加載卸載載循環(huán)的次次數(shù)等試件的承載載能力和變變形性質(zhì)與與其所受荷荷載作用的的試件特征征有關(guān)對(duì)于不同性性質(zhì)的試驗(yàn)驗(yàn)，必須根根據(jù)試驗(yàn)的的要求制定定不同的加加載制度3/17/2023土動(dòng)力學(xué)3、模型試驗(yàn)的的觀測(cè)設(shè)計(jì)觀測(cè)項(xiàng)目撓度轉(zhuǎn)角局部變形控制截面上的最最大應(yīng)變測(cè)點(diǎn)的選擇與布布置在滿足試驗(yàn)?zāi)康牡牡那疤嵯?，測(cè)測(cè)點(diǎn)宜少不宜多多測(cè)點(diǎn)的位置變形形要有代表性布置一定數(shù)量的的校核性測(cè)點(diǎn)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)儀器的選擇與測(cè)測(cè)讀原則精度要求，最小小測(cè)量單位不大大于最大被測(cè)值值的5％量程滿足最大應(yīng)應(yīng)變或撓度的要要求，最大被測(cè)測(cè)值不宜大于最最大量程的80％同類參數(shù)選用同同樣的型號(hào)規(guī)格格儀表，但在校校核測(cè)點(diǎn)往往使使用另一種類型型的儀表動(dòng)測(cè)儀表應(yīng)注意意儀表的線性范范圍、頻響特性性和相位特性3/17/2023土動(dòng)力學(xué)4、模型試驗(yàn)的誤誤差控制試件制作誤差材料性能誤差模型試驗(yàn)由材料的的試塊來確定材料料強(qiáng)度。由材料標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)試塊或試件確確定的強(qiáng)度是一種種名義強(qiáng)度。名義義強(qiáng)度和實(shí)際強(qiáng)度度之間存在誤差必須保證試塊材質(zhì)質(zhì)的同一性、同批批試件砌筑工藝的的同一性和試驗(yàn)齡齡期的同一性必須按照標(biāo)準(zhǔn)方法法進(jìn)行材料試驗(yàn)，，并注意試塊尺寸寸效應(yīng)和試驗(yàn)加荷荷速率對(duì)材料強(qiáng)度度可能產(chǎn)生的誤差差3/17/2023土動(dòng)力學(xué)試件安裝誤誤差注意試件安安裝就位的的正確性正確確定荷荷載作用點(diǎn)點(diǎn)的位置荷載和量測(cè)測(cè)設(shè)備誤差差定時(shí)進(jìn)行系系統(tǒng)的計(jì)量量標(biāo)定結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方方法非標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)誤差尺寸效應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間間變化的非非線性關(guān)系系對(duì)同批、同同類試件的的試驗(yàn)方法法、加載時(shí)時(shí)間歷程應(yīng)應(yīng)加以統(tǒng)一一3/17/2023土動(dòng)力學(xué)五、結(jié)構(gòu)模型的的相似要求和相相似常數(shù)要求模型和真型型尺寸的幾何相相似并保持一定定的比例要求模型和真型型的材料相似或或具有某種相似似關(guān)系要求施加于模型型的荷載按真型型荷載的某一比比例縮小或放大大3/17/2023土動(dòng)力學(xué)要求確定模型結(jié)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)過程中中各參與物理量量的相似參數(shù)，，并由此求得反反映相似模型整整個(gè)物理過程的的相似條件模型必須和真型型結(jié)構(gòu)滿足相似似要求，才能按按相似條件由模模型試驗(yàn)推算出出真型結(jié)構(gòu)的相相應(yīng)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果3/17/2023土動(dòng)力學(xué)1、幾何相似似模型和真型結(jié)結(jié)構(gòu)之間所有有對(duì)應(yīng)部分尺尺寸成比例模型比例即為為長度相似常常數(shù)式中下標(biāo)m與與p分別表示示模型和真型型3/17/2023土動(dòng)力學(xué)模型和真型結(jié)構(gòu)的的面積比、截面模模量比和慣性矩比比3/17/2023土動(dòng)力學(xué)位移的相似常數(shù)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)2、質(zhì)量相似在結(jié)構(gòu)的動(dòng)力問問題中，要求結(jié)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量分布布相似，質(zhì)量相相似常數(shù)為對(duì)于具有分布質(zhì)質(zhì)量的部分，常用用質(zhì)量密度相似常數(shù)數(shù)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)學(xué)3、荷載載相似模型和真真型在各各對(duì)應(yīng)點(diǎn)點(diǎn)所受的的荷載方方向一致致，荷載載大小成成比例3/17/2023土動(dòng)力學(xué)當(dāng)需要考慮慮結(jié)構(gòu)自重重的影響時(shí)時(shí)，還需考考慮重量分分布的相似似3/17/2023土動(dòng)力學(xué)4、物理相相似模型與真型型的各相應(yīng)應(yīng)點(diǎn)的應(yīng)力力和應(yīng)變、、剛度和變變形間的關(guān)關(guān)系相似3/17/2023土動(dòng)力學(xué)剛度相似常常數(shù)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)5、時(shí)間相似似在隨時(shí)間變化化的過程中，，要求模型和和真型在對(duì)應(yīng)應(yīng)的時(shí)刻進(jìn)行行比較，要求求相對(duì)應(yīng)的時(shí)時(shí)間成比例3/17/2023土動(dòng)力學(xué)6、邊界條件件相似模型和真型在在與外界接觸觸的區(qū)域內(nèi)的的各種條件保保持相似，即即要求支承條條件相似、約約束情況相似似以及邊界上上受力情況相相似3/17/2023土動(dòng)力學(xué)7、初始條件相似似運(yùn)動(dòng)的初始條件包包括初始狀態(tài)下的的初始幾何位置以以及質(zhì)點(diǎn)的位移、、速度、加速度3/17/2023土動(dòng)力學(xué)六、結(jié)構(gòu)模型設(shè)設(shè)計(jì)模型試驗(yàn)的過程程客觀地反映出出該模型工作的的各有關(guān)物理量量之間的相互關(guān)關(guān)系由于模型和真型型的相似關(guān)系，，必然反映出模模型和真型結(jié)構(gòu)構(gòu)相似常數(shù)之間間的關(guān)系相似常數(shù)之間應(yīng)應(yīng)該滿足的關(guān)系系就是模型與真真型結(jié)構(gòu)之間的的相似條件，這這就是模型設(shè)計(jì)計(jì)需要遵循的原原則3/17/2023土動(dòng)力學(xué)方程分析法描述物理過程的的方程經(jīng)過相似似常數(shù)的轉(zhuǎn)換，，可獲得相似準(zhǔn)準(zhǔn)數(shù)當(dāng)要求模型的彎彎矩、應(yīng)力、撓撓度與真型結(jié)構(gòu)構(gòu)相似時(shí)，則彎彎矩、應(yīng)力、撓撓度的相似常數(shù)數(shù)分別為3/17/2023土動(dòng)力學(xué)學(xué)模型和真真型應(yīng)該該滿足的的相似條條件3/17/2023土動(dòng)力學(xué)學(xué)由模型試試驗(yàn)獲得得的數(shù)據(jù)據(jù)可以按按相似條條件推算算出真型型結(jié)構(gòu)的的數(shù)據(jù)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)一般模型的相似常常數(shù)的個(gè)數(shù)多于相相似條件的數(shù)目模型設(shè)計(jì)時(shí)往往首首先確定幾何比例例，即幾何相似常常數(shù)Sl一般情況下，經(jīng)常常先確定模型材料料，并由此確定SE；再根據(jù)相似條件件推導(dǎo)出其它物理理量的相似常數(shù)的的數(shù)值當(dāng)模型設(shè)計(jì)首先確確定Sl和SE時(shí)，則其它物理量量的相似常數(shù)就都都是Sl和SE的函數(shù)或等于13/17/2023土動(dòng)力學(xué)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)在模型設(shè)計(jì)與試試驗(yàn)時(shí)，如果假假設(shè)模型與真型型結(jié)構(gòu)的應(yīng)力相相等，則試驗(yàn)中常采用人人工質(zhì)量的方法法，即在模型結(jié)結(jié)構(gòu)上增加荷載載來彌補(bǔ)材料容容重不足所產(chǎn)生生的影響。但附附加的人工質(zhì)量量必須不改變結(jié)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛剛性特性3/17/2023土動(dòng)力學(xué)如果采用與真真型結(jié)構(gòu)同樣樣的材料制作作模型，當(dāng)模型比例很很小時(shí)，則模模型試驗(yàn)得到到的應(yīng)力和撓撓度比真型的的應(yīng)力和撓度度要小得多，，必須提高模模型試驗(yàn)的量量測(cè)精度3/17/2023土動(dòng)力學(xué)量綱分析法根據(jù)方程式量綱和和諧的原理，不要要求建立現(xiàn)象的方方程式，只要求強(qiáng)強(qiáng)度哪些物理量參參與所研究的現(xiàn)象象被量測(cè)的量的種類類稱為量綱量綱只區(qū)別量的種種類，而不區(qū)別同同一量的不同量度度單位量綱實(shí)質(zhì)上是廣義義的量度單位，同同一類型的物理量量具有相同的量綱綱3/17/2023土動(dòng)力學(xué)在實(shí)際工作中，常常選擇少數(shù)幾個(gè)基基本物理量的量綱綱作為基本量綱，，而由它們導(dǎo)出其其它物理量的量綱綱在物理學(xué)中，一般般選用質(zhì)量的量綱綱[M]，長度的的量綱[L]和時(shí)時(shí)間的量綱[T]作為基本量綱，，稱為質(zhì)量系統(tǒng)在工程學(xué)中，則選選用力的量綱[F]，長度的量綱綱[L]和時(shí)間的的量綱[T]作為為基本量綱，稱為為力量系統(tǒng)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)七、模型材料料和模型制作作模型材料相似設(shè)計(jì)要求求模型和原型型能描述同一一物理現(xiàn)象，，要求模型材材料和原型材材料的物理性性能、力學(xué)性性能和加工性性能相似模型材料可分分為彈性模型型材料和強(qiáng)度度模型材料兩兩大類3/17/2023土動(dòng)力學(xué)彈性模型材材料金屬常用鋼材、、銅、鋁合合金塑料熱固性的環(huán)環(huán)氧樹脂、、聚酯樹脂脂熱塑性的聚聚氯乙烯、、有機(jī)玻璃璃石膏3/17/2023土動(dòng)力學(xué)強(qiáng)度模型材材料水泥砂漿微粒混凝土土環(huán)氧微粒混混凝土鋼材模型鋼筋模型砌塊3/17/2023土動(dòng)力學(xué)模型制作水泥砂漿、微粒粒混凝土、環(huán)氧氧物理混凝土模模型砌體結(jié)構(gòu)模型鋼結(jié)構(gòu)及其它金金屬模型有機(jī)玻璃模型3/17/2023土動(dòng)力學(xué)學(xué)黃土是第第四紀(jì)形形成的一一種特殊殊的土狀狀堆積物物。顏色色主要呈呈黃色或或褐黃色色，以粉粉土顆粒粒為主，，富含碳碳酸鹽，，具有大大孔隙，，垂直節(jié)節(jié)理發(fā)育育，具有有濕陷性性。凡具具備上述述全部特特征的土土即為典典型黃土土，與之之類似但但有的特特征不明明顯的土土稱為黃黃土狀土土。在我國西西北地區(qū)區(qū)大面積積分布的的黃土中中約占總總數(shù)四分分之三的的是具有有濕陷性性的黃土土。八、實(shí)例例──強(qiáng)夯夯法處理理濕陷性性黃土地地基的模模型試驗(yàn)驗(yàn)研究3/17/2023土動(dòng)力學(xué)學(xué)黃土的濕濕陷性黃土在一一定的壓壓力作用用下受水水浸濕，，土結(jié)構(gòu)構(gòu)迅速破破壞而發(fā)發(fā)生顯著著附加下下沉的性性質(zhì)，叫叫做黃土土的濕陷陷性。3/17/2023土動(dòng)力學(xué)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)強(qiáng)夯法（Strongcompact)是利利用重錘的自自由落體運(yùn)動(dòng)動(dòng)，對(duì)地基土土體反復(fù)施加加強(qiáng)大的夯擊擊能，這種夯夯擊能以沖擊擊波的形式向向土體深部傳傳播，是地表表以下一定深深度范圍內(nèi)的的土體得到夯夯實(shí)。強(qiáng)夯改善了黃黃土的物理力力學(xué)性質(zhì)，增增強(qiáng)了地基遇遇水后的穩(wěn)定定性，使一定定深度內(nèi)地基基土的濕陷性性得以消除。。3/17/2023土動(dòng)力學(xué)研究問題怎樣確定強(qiáng)夯夯消除黃土地地基濕陷性的的有效深度怎樣確定強(qiáng)夯夯的主要參數(shù)數(shù)強(qiáng)夯消除濕陷陷性的機(jī)理3/17/2023土動(dòng)力學(xué)研究方法通過室內(nèi)模模型試驗(yàn)研研究強(qiáng)夯變變量與有效效深度之間間的關(guān)系強(qiáng)夯變量包包括夯錘重重量W、落落距H、夯夯錘半徑r、夯擊次次數(shù)N、地地基土的干干容重γd、地基土的的含水量w對(duì)現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)夯夯試驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理理統(tǒng)計(jì)分析析，得出有有效深度與與夯沉量之之間的經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)關(guān)系通過對(duì)強(qiáng)夯夯前后黃土土的應(yīng)力應(yīng)應(yīng)變關(guān)系的的研究和微微觀結(jié)構(gòu)分分析，探討討強(qiáng)夯消除除黃土濕陷陷性的機(jī)理理3/17/2023土動(dòng)力學(xué)1、物性指指標(biāo)與濕陷陷系數(shù)的關(guān)關(guān)系黃土的物質(zhì)質(zhì)構(gòu)成和基基本性質(zhì)，，影響著它它的濕陷性性大小和敏敏感程度黃土的顆粒粒成分、水水溶鹽含量量、顯微結(jié)結(jié)構(gòu)和物理理力學(xué)性質(zhì)質(zhì)等與黃土土濕陷性有有密切的關(guān)關(guān)系3/17/2023土動(dòng)力學(xué)濕陷系數(shù)濕陷系數(shù)是是反映巖土土濕陷性的的主要指標(biāo)標(biāo)。有關(guān)規(guī)規(guī)范規(guī)定：：濕陷系數(shù)數(shù)δ≥0.015的的黃土層，，稱為濕陷陷性黃土；；δ<0.015的的黃土層，，稱為非濕濕陷性黃土土。濕陷程度：：0.015≤δ<0.03輕輕微濕陷0.03≤≤δ<0.07中中等濕陷陷0.07≤≤δ強(qiáng)強(qiáng)烈濕陷陷3/17/2023土動(dòng)力學(xué)學(xué)濕陷系數(shù)數(shù)大致上上隨干容容重的增增大而減減小干容重相相同的試試樣，含含水量越越高，濕濕陷系數(shù)數(shù)越低干容重小小時(shí)，含含水量的的變化對(duì)對(duì)濕陷系系數(shù)的影影響很大大。干容容重大時(shí)時(shí)，含水水量的變變化對(duì)濕濕陷系數(shù)數(shù)的影響響減小。。強(qiáng)夯使土土的干容容重有很很大的增增加，這這是強(qiáng)夯夯消除黃黃土濕陷陷性的一一個(gè)重要要因素3/17/2023土動(dòng)力學(xué)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)

地區(qū)性質(zhì)蘭州樞紐蘭州西站牟家莊桃樹坪東崗含水量8.10-28.75.10-30.913.1-29.26.60-17.211.3-31.0容重1.59-2.011.31-2.031.42-1.991.40-1.861.34-1.93干容重1.40-1.671.20-1.761.26-1.581.22-1.611.20-1.51孔隙比0.582-0.9270.715-1.1510.713-1.1360.685-1.0030.815-1.135飽和度26.9-81.512.9-86.336.5-82.613.3-63.422.6-91.1液限20.8-31.221.1-30.224.4-32.523.8-26.824.6-38.3塑性指數(shù)6.2-12.95.2-11.28.2-13.67.8-9.37.6-12.9液性指數(shù)-0.69~1.10-0.76~1.12-0.83~0.73-0.85~1.19壓縮系數(shù)0.2-1.270.21-1.240.19-1.310.19-1.23濕陷系數(shù)0-0.0730-0.0950.003-0.1050.001-0.1240-0.1123/17/2023土動(dòng)力學(xué)蘭州濕陷性黃土土的特征顆粒成分以粉粒粒為主，占總含含量的60％以以上，粘粒含量量約20％，砂砂粒含量小于20％。礦物成分以石英英、長石、方解解石等為主，占占80～90％％，粘土礦物以以伊利石為主，，約占10％。?；瘜W(xué)成分以SiO2為主，占57.6%，Al2O3含量大于10％％。易溶鹽含量約0.57%，離離子類型為Cl-Na型，石石膏含量約0.45%。3/17/2023土動(dòng)力學(xué)學(xué)蘭州黃土土的結(jié)構(gòu)構(gòu)疏松，，具有多多孔性，，具有肉肉眼可見見的大孔孔隙，干干容重小小，孔隙隙比大。。這種疏疏松的大大孔結(jié)構(gòu)構(gòu)是產(chǎn)生生濕陷的的有利空空間條件件。3/17/2023土動(dòng)力學(xué)學(xué)主要物理理力學(xué)性性質(zhì)指標(biāo)標(biāo)含水量7.4~22.1%，，容重13.5~15.2kN/m3，干容重12.6~13.52kN/m3，比比重2.70，孔隙比1.02~1.13，，飽飽和度度17.7~34.4%，液限25.3~29.3%，，塑塑限15.3~16.5%，塑性指數(shù)數(shù)8.8~12.2，，壓縮系系數(shù)0.41~0.61MPa-1，內(nèi)摩擦角角25°°，粘粘聚聚力30kPa3/17/2023土動(dòng)力學(xué)濕陷特征濕陷系數(shù)0.062~0.084，強(qiáng)烈濕陷濕陷起始?jí)毫?5kPa，是我國國典型的自重濕陷陷性黃土。3/17/2023土動(dòng)力學(xué)黃土的濕陷性受多多種因素的影響，，濕陷系數(shù)與物性性指標(biāo)之間不存在在確定性的數(shù)學(xué)關(guān)關(guān)系僅存在某種相相關(guān)關(guān)系。多元回歸分析有助助于了解物性指標(biāo)標(biāo)與濕陷系數(shù)的相相關(guān)關(guān)系3/17/2023土動(dòng)力學(xué)濕陷系數(shù)與與干容重、、含水量的的關(guān)系濕陷系數(shù)隨隨干容重的的增大而減減小。干容重相同同，含水量量越大，濕濕陷系數(shù)越越小。3/17/2023土動(dòng)力學(xué)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，黃黃土物性指標(biāo)多呈呈正態(tài)分布從蘭州地區(qū)五個(gè)場(chǎng)場(chǎng)地中篩取230組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，構(gòu)構(gòu)成一個(gè)三元正態(tài)態(tài)分布的樣本，通通過計(jì)算機(jī)分析可可得出蘭州地區(qū)黃黃河南岸黃土的濕濕陷系數(shù)預(yù)測(cè)模型型3/17/2023土動(dòng)力學(xué)濕陷性黃土的飽和和度一般為30-80%，當(dāng)濕陷陷系數(shù)等于0.015時(shí)，地基消消除濕陷性的最小小干容重為1.44-1.50kN/m3.當(dāng)干容重大于1.50kN/m3時(shí)，地基土不再具具有濕陷性因此，干容重可以以作為檢驗(yàn)強(qiáng)夯效效果的重要指標(biāo)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)學(xué)2、夯沉沉量與夯夯擊能的的關(guān)系地基表面面在重錘錘作用下下的夯擊擊下沉量量稱為夯夯沉量（（S）夯沉量隨隨夯擊次次數(shù)的增增加而增增加單擊夯沉沉量（ΔΔS)隨隨擊次的的增加而而減小，，表明地地基土體體越夯越越密實(shí)夯沉量是是加固效效果的直直觀反映映夯沉量的的大小與與錘重W、落距距H、擊擊次N有有關(guān)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)研究思路夯錘在空中具有一一定的勢(shì)能夯錘在自由落體運(yùn)運(yùn)動(dòng)的過程中獲得得動(dòng)能夯錘撞擊地面后與與地面一起朝下運(yùn)運(yùn)動(dòng)一段距離能量守恒定律和撞撞擊理論是強(qiáng)夯法法的理論基礎(chǔ)據(jù)此可以建立夯沉沉量和夯擊能之間間的關(guān)系3/17/2023土動(dòng)力學(xué)定義每一擊擊的錘底單單位面積上上的夯擊能能為單擊夯夯擊能3/17/2023土動(dòng)力學(xué)根據(jù)曲線的形形狀可以采用用自然對(duì)數(shù)曲曲線S=a+blnEg或指數(shù)曲線線S=aeb/Eg方程來擬合3/17/2023土動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果表明，采采用自然對(duì)數(shù)曲線線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的S-Eg曲線進(jìn)進(jìn)行擬合，相關(guān)系系數(shù)較大，標(biāo)準(zhǔn)離離差較小應(yīng)用最小二乘法原原理進(jìn)行非線性回回歸來求夯沉量與與夯擊能之間的關(guān)關(guān)系3/17/2023土動(dòng)力學(xué)定義S=0時(shí)的的夯擊能為起始始夯擊能Eg0起始夯擊能小，，表明土層容易易夯實(shí)，地基加加固效果好，3/17/2023土動(dòng)力學(xué)學(xué)起始夯擊擊能和系系數(shù)b隨隨單擊單單位面積積上的夯夯擊能的的增加而而增加bEg0Eg10.65625.948450.57216.143350.43412.495300.34913.253250.2520.17912.3287.70815.612.53/17/2023土動(dòng)力學(xué)學(xué)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)夯沉量的預(yù)測(cè)測(cè)模型單擊夯沉量隨隨擊次增加而而減小。一般般規(guī)定最后兩兩擊的單擊夯夯沉量ΔS≤0.03m時(shí)結(jié)束夯夯擊。這時(shí)的的擊次稱為界界限擊次可用上式來估估算不同單擊擊夯擊能的界界限擊次還可用上式進(jìn)進(jìn)行強(qiáng)夯參數(shù)數(shù)的最優(yōu)組合合設(shè)計(jì)，首先先考慮提高落落距，其次考考慮增加錘重重，確定了錘錘重和落距之之后，再利用用上式來選擇擇界限擊次3/17/2023土動(dòng)力學(xué)應(yīng)用實(shí)例蘭州樞紐辦辦公樓試驗(yàn)驗(yàn)區(qū)采用錘錘重10t，落距10m，夯夯錘底面積積為4m2，Eg1＝25tm/m2，夯擊次數(shù)數(shù)為15次次，夯沉量量為1.115m。。夯后實(shí)測(cè)測(cè)地基消除除濕陷性的的有效深度度小于4.5m統(tǒng)計(jì)蘭州地地區(qū)強(qiáng)夯試試驗(yàn)資料可可知，夯沉沉量達(dá)到1.5m時(shí)時(shí)，有效深深度可達(dá)5m以上3/17/2023土動(dòng)力學(xué)更改設(shè)計(jì)參參數(shù)，將落落距提高至至20m，，則Eg1＝50tm/m2，按模型預(yù)預(yù)測(cè)，夯擊擊5次，夯夯沉量為1.65m，有效深深度將超過過5m3/17/2023土動(dòng)力學(xué)地基土的性質(zhì)對(duì)對(duì)夯沉量的影響響當(dāng)含水量小于10％時(shí)，土體體表層較堅(jiān)硬，，土顆粒之間摩摩阻力較大，妨妨礙夯擊能量有有效向縱深傳遞遞，不易壓實(shí)，，使夯沉量減小小若含水量過大，，顆粒之間孔隙隙內(nèi)自由水增多多，夯擊能量部部分消耗于驅(qū)使使自由水流動(dòng)，，表層土容易夯夯成橡皮土。土土體往側(cè)向擠出出，夯坑周圍的的土隆起，夯沉沉量不能真實(shí)地地反映土的垂向向壓密狀態(tài)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)研究表明，含含水量為10～20％時(shí)時(shí)，夯實(shí)效果果較好當(dāng)含水量小于于10％時(shí)，，可在夯前進(jìn)進(jìn)行預(yù)浸水處處理但要嚴(yán)格控制制水量，不使使表層土含水水量過大，還還應(yīng)注意使整整個(gè)場(chǎng)地浸水水均勻3/17/2023土動(dòng)力學(xué)天然孔隙比大大的土結(jié)構(gòu)疏疏松，夯沉量量較大回填土的夯沉沉量比天然地地基土大3/17/2023土動(dòng)力學(xué)夯擊參數(shù)的的最優(yōu)組合合錘重落距擊次最優(yōu)組合3/17/2023土動(dòng)力學(xué)學(xué)3、消除除濕陷性性的有效效深度法國L.Menard(1975)提出預(yù)預(yù)估影響響深度的的經(jīng)驗(yàn)公公式為3/17/2023土動(dòng)力學(xué)有效深度的影影響因素錘重W落距H擊次N錘底半徑r干容重γ含水量w3/17/2023土動(dòng)力學(xué)室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮囼?yàn)裝置由試驗(yàn)驗(yàn)圓桶、夯錘、、導(dǎo)桿及墊板等等組成測(cè)試裝置包括動(dòng)動(dòng)靜態(tài)電阻應(yīng)變變儀、預(yù)調(diào)平衡衡箱等測(cè)試元件為紙基基電阻應(yīng)變片3/17/2023土動(dòng)力學(xué)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)試樣制備3/17/2023土動(dòng)力學(xué)學(xué)試驗(yàn)操作作情景3/17/2023土動(dòng)力學(xué)有效夯擊能通過墊板真正正作用與土體體的夯擊能稱稱為有效夯擊擊能質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的總總動(dòng)能為3/17/2023土動(dòng)力學(xué)夯實(shí)前后干容容重的變化與與體積應(yīng)變的的關(guān)系3/17/2023土動(dòng)力學(xué)相對(duì)深度與與體積應(yīng)變變的關(guān)系3/17/2023土動(dòng)力學(xué)負(fù)指數(shù)回歸方程程3/17/2023土動(dòng)力學(xué)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)學(xué)室內(nèi)模型型試驗(yàn)的的回歸模模式3/17/2023土動(dòng)力學(xué)學(xué)室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)的主要要意義在在于尋找找夯擊能能量與土土體應(yīng)變變之間的的關(guān)系，，觀察含含水量變變化對(duì)強(qiáng)強(qiáng)夯有效效深度的的影響3/17/2023土動(dòng)力學(xué)學(xué)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)數(shù)據(jù)的的整理3/17/2023土動(dòng)力學(xué)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)3/17/2023土動(dòng)力學(xué)學(xué)應(yīng)用實(shí)例例蘭州電鍍