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摘要:强夯法是一种经济而实用的处理地基方法,强夯法加固地基,对进一步提高地基土强度和均匀性,降低压缩性,消除不均匀沉降,改善土的物理力学性质和工程特性具有明显的效果。强夯加固是地基处理效果检测方案有多种方式,各种方案的实用性和检测结果一直以来缺少充分的比较和探讨,本文通过静载荷试验、动力触探试验、瑞利播测试等各种检测方法对某强夯地基加固工程进行了综合检测并进行了探讨。
关键词:强夯;检测;瑞雷波;重型动力触探;静载荷试验
Abstract: the dynamic compaction method is an economical and practical method of ground treatment, the dynamic compaction method to reinforce the foundation, to further improve the strength and uniformity of foundation soil, reduce compressibility, elimination of uneven settlement, improve soil physical and mechanical properties and engineering properties have obvious effect. Consolidation is the foundation treatment effect detection scheme has a variety of ways, the practicality and test results of various solutions have been lack of adequate comparison and discussion, this article through the static load test, dynamic penetration test, Rayleigh seeding test of all kinds of detection method of the dynamic compaction foundation reinforcement engineering and comprehensive detection are discussed in this paper.
Key words: dynamic compaction; Detection; Rayleigh wave; Heavy dynamic penetration; Static load test
中图分类号:TU472文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
1前言
强夯法是由法国工程师梅那(L.Menard)于1969年首创的一种地基加固方法。它通常用8~40吨的重锤,以5~40m的落距让其自由落下,夯锤对地基强烈的冲击作用使地基内出现强大的应力波,引起土体内产生位移、速度、加速度、孔隙水压力和应力等一系列变化,从而达到加固地基的目的[1]。
强夯加固的检测中,单一的地基检测方法往往难以满足工程的要求:标准贯入试验在一定条件下,反映了土层力学性质的差异,但试验必须在钻孔中进行,因而不能取得连续的数据;动力触探试验能在其试验深度范围内不断测得土层的力学特性及变化规律,但主要用于素填土及碎石土地层,在软土地基上实用性不大;平板载荷试验能比较直观地反映地基土的变形特性,可以测定天然埋藏条件下地基土的变形特性,评定地基土的承载力,计算地基土的变形模量并预估实体基础的沉降量,但其试验结果受载荷板刚度及面积大小的影响;十字板剪切试验可以测定土体的不排水剪切强度和土体的残余剪切强度,但主要用于软粘土地基,当地基强度较大时难以试验,同时测试结果不能连续;瑞雷波检测能快速全面检测地基的加固效果,但规范中没给出具体的检测标准,也没地方经验,且不同地区不同试验场地给出的经验公式均有所差别;室内土工试验能在一定程度上反映强夯后的地基土性质,但试样测定跟土样的选取、运输、加工均有很大的关系。
本文通过静载荷试验、动力触探试验、瑞利播测试等各种检测方法对某强夯地基加固实际工程进行了综合检测,并进行研究探讨。
2工程實例
本工程位于广州大学城小谷围岛西部弯嘴头围,三面环水。场地普遍分布有第四纪海陆相沉积的由淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土及砂土组成的软土,厚度约为10~15m,其天然地基承载力不能满足上部建筑物施工阶段及正常使用阶段的要求。
2.1工程地质条件
根据广州市城市规划勘测设计研究院《规划工程地质勘察报告》钻探资料,按地质成因类型、岩性、状态,将规划区地层由上至下划分为:
(1)耕植土层(Qml)
(2)海陆相沉积(Qmc )、冲洪积层(Q al + pl):由淤泥、淤泥质土、粘土、粉质粘土、粉土以及砂土组成,呈片状或带状分布于区内,
(3)残积层(Qel):由泥质粉砂岩风化而成(第6层),有粉质粘土、粘土,呈褐红色,按其稠度可分为可塑(6-1)层、硬塑(6-2)层、坚硬(6-3)层,以硬塑、坚硬为主,含少量粉细砂;层面埋深:8.30~15.90m,层厚:0.00~9.00m,广泛分布。
(4)基岩:基岩为白垩系下统白鹤洞组泥质粉砂岩(K1b)[第(7)层],埋藏较深,呈褐红色、褐色,按岩石风化程度分为全风化(7-C)层、强风化(7-I)层、中等风化(7-M)层及微风化(7-S)层四个风化岩带。
2.2场地工程地质特点
根据上述地质条件,并参考相邻的勘察资料,初步估计该场地具有以下地质特点:
(1)软土层厚度较大:场地普遍分布有第四纪海陆相沉积的软土。由淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土及砂土组成、厚度约为10~15m。
(2)淤泥含水量高、孔隙比大、压缩性高、强度低:淤泥层含水量为63.8%,孔隙比1.72,压缩系数1.17MPa-1,抗剪强度指标c=5.9kPa,φ=6.4º。
(3)渗透性较好:场地内广泛分布细、中砂层,位于淤泥、粘性土之下,厚度0.5~7.8m,且淤泥、淤泥质土、粘性土中也含有粉细砂。本区淤泥的渗透系数为10-6cm/s级(全国大部分地区的淤泥渗透系数为10-7cm/s级),相比较而言,本场地软土的渗透性较好,有利于排水固结。
(4)场地地下水对混凝土结构具有中等腐蚀性。
2.3试验区施工工艺
本工程将1600 ㎡施工试验区分成几个试验区,分别采用不同的动力固结法施工工艺,通过现场监测(孔隙水压力监测、分层沉降监测、测斜监测、土压力监测及地面沉降监测等)和夯后试验(土工试验、静载试验、动力触探、瑞雷波检测、十字板剪切试验及标准贯入试验等),检验处理前后效果并选出最优的施工工艺参数。
(1)强夯前先行施工塑料排水板,排水板长度为12m,采用B型塑料排水板,按等边三角形布置,间距为1.0×1.0m。
(2)为了及时将施工过程中产生的地表水及高压孔隙水抽走,应在各试夯区周边设置排水沟,排水沟深度低于起夯面不小于1.5m,每隔20m设集水井进行抽水。从试夯区的施工过程及检测来看,这一措施对试夯成功尤为重要。排水措施做得较好的试夯4区、5区,经强夯后的土工参数及承载力均有较明显的提高。
(3)强夯机械选用起吊能力为50吨的履带式起重机,吊钩为自动复位式脱钩器。夯锤重13~15吨,锤体为圆形,设垂直透气孔。由于本场地表层土较软弱,为避免出现“丢锤”事故,施工时采用“少击多遍、逐级加能”的方式进行夯击,先点夯三遍最后满夯一遍。
(4)强夯夯点按5.0×5.0 m方形布置(各夯区夯点布置图见图3.1~图3.3),隔点夯击。点夯三遍,单点夯击击数6击,夯击能依次加大,夯击能分别为800 kN•m、1000 kN•m、1200 kN•m,每遍夯击的收锤标准以6击总沉降量不大于1300mm为准;最后满夯一遍,低能量,夯击能为800 kN•m,挨点梅花形夯打锤印搭接1/3,挨点以夯锤直径为准,不得以扩孔边为准,夯后原地整平。现分区如下:
图2.1 动力排水固结处理试验工程1、2区夯击平面布置图
图2.2 动力排水固结处理试验工程3、4区夯击平面布置图
图2.3 动力排水固结处理试验工程5区夯击平面布置图
图2.4 塑料排水板施工现场图2.5 强夯施工现场
2.4检测方法
本文采用以下检测方法对强夯加固效果进行分析。
(1)瑞雷波现场测试方法:通过对频散曲线进行反演解释,可得到地下某一深度范围内瑞雷面波速度值VR。
(2)重型动力触探:重型动力触探试验是利用一定的锤击动能,将一定规格的探头打入土中,根据打入土中的阻抗大小判别土层的变化,对土层进行力学分层,并确定土层的物理力学性质,对地基土作出工程地质评价。
(3)静载荷试验:载荷试验是一种最古老的地基土原位测试技术。它实际上是模拟建筑物基础受荷条件的现场模拟试验。此法系在刚性承压板上加荷,测定天然埋藏条件下地基土的变形。可测定地基土的变形模量、评定地基土的承载力、及预估实体基础的沉降。
3试验结果综合分析
3.1夯前、夯后瑞雷波检测分析
本工程对强夯前、后试验场地进行测试,按强夯前、夯后面波采集的测网,选择合理的最佳激发、接收和观测系统的参数,采集瑞雷面波资料。夯前通过现场工作采集得到了96个地震记录,夯后采集得到了124个地震记录。
在室内我们对这些采集资料进行了详细分析与精选,对每个测试点被分析和选择出的记录,利用面波处理软件进行精细处理和资料整理,从而得到夯前与夯后各个测点的频散曲线图如图3.1至图3.4。我们对频散曲线进行解释,得到各个测试点在不同地层分层中的平均波速。
图3.1点1夯前、后频散曲线对比图3.2点2夯前、后频散曲线对比
图3.3点3夯前、后频散曲线对比 图3.4非强夯区夯前、后频散曲线对比
图3.1至图3.4可见,试验区夯前与夯后频散曲线的对比可以看出,夯后的面波波速总体大于夯前的面波波速,整体上夯后面波波速大幅度的提高。夯前6m深度范围内,波速值一般在160~190m/s之间;而夯后试验区内,为强夯区,面波波速一般可达到210~260m/s,面波波速整体提高约50~110m/s,特别是在深度6m范围内,强夯后频散曲线大大超前,即差值很大,说明6m深度内强夯效果更加明显。在夯区外附近,不是强夯区,测试点频散曲线没有大的差异。另外,对频散曲线分析后发现,波速分布随深度的增大,波速由大变小,在由小变大,这说明强夯地基,浅层强夯效果明显。通过试验区瑞雷波检测的研究可以看出:夯后地基的瑞雷波的波速大大增加,非强夯区变化不大。因此,瑞雷波的频散曲线和面波速度的纵向和横向变化能够反映强夯的夯实程度和强夯的均匀性。
3.2重型动力触探检测分析
为了对比强夯前后地基的加固情况,本次重型动力触探采取了夯前检测及夯后检测,图3.5为夯前和夯后重型动力触探检测的ZK1和ZK2动探试验曲线,从图中可以看到,经过强夯后地基土的动探击数明显增强,说明强夯效果显著。
图3.5 夯前、后钻孔动探曲线图
钻孔点的动力触探击数并不能反映整个场地的强夯加固效果,毕竟动探点数有限,为了合理评价强夯后的地基处理效果,在此建立动探击数与瑞雷面波波速的回归方程,通过该回归方程及瑞雷面波检测结果,推算其余没进行动力触探的试验区动探结果,从而更合理的评价强夯检测结果。
表3.1是场地重型动力触探N63.5与瑞雷面波波速Vr的关系表,通过对该表进行数理统计分析,从而得到N63.5~Vr的回归方程。
表3.1 场地重型动力触探与瑞雷波波速关系
图3.6 重型动力触探N63.5与瑞雷波波速VR关系曲线
根据回归分析得到回归方程为:
相关系数:R=0.88
统计样本:50组
N63.5为重型动力触探10cm内的击数,VR为瑞雷波面波波速。
从表和图中可见,场地重型动力触探与瑞雷面波波速呈幂函数相关关系。分析认为,当地基土较密实时,重型动力触探N63.5值越高,瑞雷面波波速VR也越高。反之,N63.5值越低,VR也越低。根据回归方程及瑞雷面波波速等值线图,我们可以很清楚的知道强夯场地中没有经过重型动力触探检测的点的触探击数,也可以用回归方程验证动力触探检测的合理性,从而建立了瑞雷面波与场地动力触探两者综合评价强夯效果的措施。
4.3现场载荷试验
本次强夯地基处理共进行了6组静载试验,即在每个试夯区各取一组,试夯区外取1组进行对比。
圖3.7 夯区1 Q~S曲线图3.8 夯区2 Q~S曲线
图3.9 夯区3 Q~S曲线图3.10 夯区4 Q~S曲线
图3.11 夯区5 Q~S曲线 图3.12 夯区外Q~S曲线
夯后结果:
(1) 1区地基承载力按s/d=0.02计算,f=96 kN/㎡,比夯区外提高71%。
(2) 2区地基承载力按s/d=0.02计算,f=168kN/㎡,比夯区外提高200%。
(3) 3区地基承载力按s/d=0.02计算,f=120kN/㎡,比夯区外提高114%。
(4)3区与4区间地基承载力拐点处值确定,f=112kN/㎡,比夯区外提高100%。
(5)4区地基承载力按s/d=0.02计算,f=148kN/㎡,比夯区外提高164%。
(6)5区地基承载力按s/d=0.02计算,f=180kN/㎡,比夯区外提高221%。
(7)试夯区外地基承载力按s/d=0.02计算,f=56kN/㎡。
为了综合评价强夯后的地基承载力问题,在此结合瑞雷波检测结果,建立载荷试验结果与瑞雷波波速的回归方程,统计样本见表3.3。
表3.3 载荷试验与瑞雷波波速关系
图3.13 载荷试验承载力与瑞雷波波速关系
回归方程:
f为地基承载力值,单位kPa;VR为瑞雷面波波速;
相关系数:R=0.92
统计样本:5组
从上面的统计中看,回归方程能较好的拟合地基静载试验承载力值,但由于统计样本的个数较少,该回归方程在使用过程中只能做参考来用。当建立了场地的瑞雷面波波速等值线图,就可以利用上面回归方程来推断不是静载试验区的地基承载力,在评价地基处理后的效果起到综合评定的作用。
4结论
通过对强夯加固地基的综合检测,得到以下结论:
(1)多道瞬态瑞雷面波检测强夯地基加固效果是一个有利的途径,通过瑞雷面波检测可以得到土层6m左右深度的强夯加固效果;且瑞雷波分辨率高,可以区分开不同土层的地基;瑞雷波检测可以不受地层结构、场地问题等的影响,便于采用;可以检测出一定范围内地层的变化规律,避免了钻孔或单点检测的局限性。
(2)通过对场地重型动力触探检测,并结合场地瑞雷面波的等值线图,建立了瑞雷面波波速与重型动力触探击数的回归方程,有利于综合评定强夯加固效果。
(3)结合场地的静载荷试验结果,建立了载荷板试验的承载力值与瑞雷波波速的回归方程,通过方程可以推算场地其它地方的静力载荷值。
(4)采用瑞雷波和重型动力触探和静载荷试验可以有效的对强夯加过效果进行检测,采用综合检测技术对于类似工程具有一定的参考应用价值。
参考文献
地基处理处理手册编写委员会. 地基处理手册[M]. 北京: 中国建筑工业出版社出版.1988.
方永凯,周芝英.强夯法加固地基的若干问题[M]. 第六届全国土力学及基础工程学术会议论文集. 同济大学出版社,中国建筑工业出版社,1991
周世良,王江,张明强,. 强夯加固机理研究现状及展望[J]. 重庆交通学院学报 , 2006,(01) .
杨成林.瑞雷波勘探方法原理及其应用[J].物探与化探,1989,13(6):465-468
建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)[S] 北京:中国建筑工业出版社
朱裕林.瑞利波勘探在工程勘察中的应用[J].工程勘察,1991(1):67-70
赵明.瑞利波法在工程勘察中的应用[J].勘察科学技术,1996,(5):54-57
建筑桩基检测技术规范(JGJ106-2003)[S] 北京:中国建筑工业出版社
曾庆军,龚晓南,李茂英. 强夯时饱和软土地基表层的排水通道[J].工程勘察,2000,3.
关键词:强夯;检测;瑞雷波;重型动力触探;静载荷试验
Abstract: the dynamic compaction method is an economical and practical method of ground treatment, the dynamic compaction method to reinforce the foundation, to further improve the strength and uniformity of foundation soil, reduce compressibility, elimination of uneven settlement, improve soil physical and mechanical properties and engineering properties have obvious effect. Consolidation is the foundation treatment effect detection scheme has a variety of ways, the practicality and test results of various solutions have been lack of adequate comparison and discussion, this article through the static load test, dynamic penetration test, Rayleigh seeding test of all kinds of detection method of the dynamic compaction foundation reinforcement engineering and comprehensive detection are discussed in this paper.
Key words: dynamic compaction; Detection; Rayleigh wave; Heavy dynamic penetration; Static load test
中图分类号:TU472文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
1前言
强夯法是由法国工程师梅那(L.Menard)于1969年首创的一种地基加固方法。它通常用8~40吨的重锤,以5~40m的落距让其自由落下,夯锤对地基强烈的冲击作用使地基内出现强大的应力波,引起土体内产生位移、速度、加速度、孔隙水压力和应力等一系列变化,从而达到加固地基的目的[1]。
强夯加固的检测中,单一的地基检测方法往往难以满足工程的要求:标准贯入试验在一定条件下,反映了土层力学性质的差异,但试验必须在钻孔中进行,因而不能取得连续的数据;动力触探试验能在其试验深度范围内不断测得土层的力学特性及变化规律,但主要用于素填土及碎石土地层,在软土地基上实用性不大;平板载荷试验能比较直观地反映地基土的变形特性,可以测定天然埋藏条件下地基土的变形特性,评定地基土的承载力,计算地基土的变形模量并预估实体基础的沉降量,但其试验结果受载荷板刚度及面积大小的影响;十字板剪切试验可以测定土体的不排水剪切强度和土体的残余剪切强度,但主要用于软粘土地基,当地基强度较大时难以试验,同时测试结果不能连续;瑞雷波检测能快速全面检测地基的加固效果,但规范中没给出具体的检测标准,也没地方经验,且不同地区不同试验场地给出的经验公式均有所差别;室内土工试验能在一定程度上反映强夯后的地基土性质,但试样测定跟土样的选取、运输、加工均有很大的关系。
本文通过静载荷试验、动力触探试验、瑞利播测试等各种检测方法对某强夯地基加固实际工程进行了综合检测,并进行研究探讨。
2工程實例
本工程位于广州大学城小谷围岛西部弯嘴头围,三面环水。场地普遍分布有第四纪海陆相沉积的由淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土及砂土组成的软土,厚度约为10~15m,其天然地基承载力不能满足上部建筑物施工阶段及正常使用阶段的要求。
2.1工程地质条件
根据广州市城市规划勘测设计研究院《规划工程地质勘察报告》钻探资料,按地质成因类型、岩性、状态,将规划区地层由上至下划分为:
(1)耕植土层(Qml)
(2)海陆相沉积(Qmc )、冲洪积层(Q al + pl):由淤泥、淤泥质土、粘土、粉质粘土、粉土以及砂土组成,呈片状或带状分布于区内,
(3)残积层(Qel):由泥质粉砂岩风化而成(第6层),有粉质粘土、粘土,呈褐红色,按其稠度可分为可塑(6-1)层、硬塑(6-2)层、坚硬(6-3)层,以硬塑、坚硬为主,含少量粉细砂;层面埋深:8.30~15.90m,层厚:0.00~9.00m,广泛分布。
(4)基岩:基岩为白垩系下统白鹤洞组泥质粉砂岩(K1b)[第(7)层],埋藏较深,呈褐红色、褐色,按岩石风化程度分为全风化(7-C)层、强风化(7-I)层、中等风化(7-M)层及微风化(7-S)层四个风化岩带。
2.2场地工程地质特点
根据上述地质条件,并参考相邻的勘察资料,初步估计该场地具有以下地质特点:
(1)软土层厚度较大:场地普遍分布有第四纪海陆相沉积的软土。由淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土及砂土组成、厚度约为10~15m。
(2)淤泥含水量高、孔隙比大、压缩性高、强度低:淤泥层含水量为63.8%,孔隙比1.72,压缩系数1.17MPa-1,抗剪强度指标c=5.9kPa,φ=6.4º。
(3)渗透性较好:场地内广泛分布细、中砂层,位于淤泥、粘性土之下,厚度0.5~7.8m,且淤泥、淤泥质土、粘性土中也含有粉细砂。本区淤泥的渗透系数为10-6cm/s级(全国大部分地区的淤泥渗透系数为10-7cm/s级),相比较而言,本场地软土的渗透性较好,有利于排水固结。
(4)场地地下水对混凝土结构具有中等腐蚀性。
2.3试验区施工工艺
本工程将1600 ㎡施工试验区分成几个试验区,分别采用不同的动力固结法施工工艺,通过现场监测(孔隙水压力监测、分层沉降监测、测斜监测、土压力监测及地面沉降监测等)和夯后试验(土工试验、静载试验、动力触探、瑞雷波检测、十字板剪切试验及标准贯入试验等),检验处理前后效果并选出最优的施工工艺参数。
(1)强夯前先行施工塑料排水板,排水板长度为12m,采用B型塑料排水板,按等边三角形布置,间距为1.0×1.0m。
(2)为了及时将施工过程中产生的地表水及高压孔隙水抽走,应在各试夯区周边设置排水沟,排水沟深度低于起夯面不小于1.5m,每隔20m设集水井进行抽水。从试夯区的施工过程及检测来看,这一措施对试夯成功尤为重要。排水措施做得较好的试夯4区、5区,经强夯后的土工参数及承载力均有较明显的提高。
(3)强夯机械选用起吊能力为50吨的履带式起重机,吊钩为自动复位式脱钩器。夯锤重13~15吨,锤体为圆形,设垂直透气孔。由于本场地表层土较软弱,为避免出现“丢锤”事故,施工时采用“少击多遍、逐级加能”的方式进行夯击,先点夯三遍最后满夯一遍。
(4)强夯夯点按5.0×5.0 m方形布置(各夯区夯点布置图见图3.1~图3.3),隔点夯击。点夯三遍,单点夯击击数6击,夯击能依次加大,夯击能分别为800 kN•m、1000 kN•m、1200 kN•m,每遍夯击的收锤标准以6击总沉降量不大于1300mm为准;最后满夯一遍,低能量,夯击能为800 kN•m,挨点梅花形夯打锤印搭接1/3,挨点以夯锤直径为准,不得以扩孔边为准,夯后原地整平。现分区如下:
图2.1 动力排水固结处理试验工程1、2区夯击平面布置图
图2.2 动力排水固结处理试验工程3、4区夯击平面布置图
图2.3 动力排水固结处理试验工程5区夯击平面布置图
图2.4 塑料排水板施工现场图2.5 强夯施工现场
2.4检测方法
本文采用以下检测方法对强夯加固效果进行分析。
(1)瑞雷波现场测试方法:通过对频散曲线进行反演解释,可得到地下某一深度范围内瑞雷面波速度值VR。
(2)重型动力触探:重型动力触探试验是利用一定的锤击动能,将一定规格的探头打入土中,根据打入土中的阻抗大小判别土层的变化,对土层进行力学分层,并确定土层的物理力学性质,对地基土作出工程地质评价。
(3)静载荷试验:载荷试验是一种最古老的地基土原位测试技术。它实际上是模拟建筑物基础受荷条件的现场模拟试验。此法系在刚性承压板上加荷,测定天然埋藏条件下地基土的变形。可测定地基土的变形模量、评定地基土的承载力、及预估实体基础的沉降。
3试验结果综合分析
3.1夯前、夯后瑞雷波检测分析
本工程对强夯前、后试验场地进行测试,按强夯前、夯后面波采集的测网,选择合理的最佳激发、接收和观测系统的参数,采集瑞雷面波资料。夯前通过现场工作采集得到了96个地震记录,夯后采集得到了124个地震记录。
在室内我们对这些采集资料进行了详细分析与精选,对每个测试点被分析和选择出的记录,利用面波处理软件进行精细处理和资料整理,从而得到夯前与夯后各个测点的频散曲线图如图3.1至图3.4。我们对频散曲线进行解释,得到各个测试点在不同地层分层中的平均波速。
图3.1点1夯前、后频散曲线对比图3.2点2夯前、后频散曲线对比
图3.3点3夯前、后频散曲线对比 图3.4非强夯区夯前、后频散曲线对比
图3.1至图3.4可见,试验区夯前与夯后频散曲线的对比可以看出,夯后的面波波速总体大于夯前的面波波速,整体上夯后面波波速大幅度的提高。夯前6m深度范围内,波速值一般在160~190m/s之间;而夯后试验区内,为强夯区,面波波速一般可达到210~260m/s,面波波速整体提高约50~110m/s,特别是在深度6m范围内,强夯后频散曲线大大超前,即差值很大,说明6m深度内强夯效果更加明显。在夯区外附近,不是强夯区,测试点频散曲线没有大的差异。另外,对频散曲线分析后发现,波速分布随深度的增大,波速由大变小,在由小变大,这说明强夯地基,浅层强夯效果明显。通过试验区瑞雷波检测的研究可以看出:夯后地基的瑞雷波的波速大大增加,非强夯区变化不大。因此,瑞雷波的频散曲线和面波速度的纵向和横向变化能够反映强夯的夯实程度和强夯的均匀性。
3.2重型动力触探检测分析
为了对比强夯前后地基的加固情况,本次重型动力触探采取了夯前检测及夯后检测,图3.5为夯前和夯后重型动力触探检测的ZK1和ZK2动探试验曲线,从图中可以看到,经过强夯后地基土的动探击数明显增强,说明强夯效果显著。
图3.5 夯前、后钻孔动探曲线图
钻孔点的动力触探击数并不能反映整个场地的强夯加固效果,毕竟动探点数有限,为了合理评价强夯后的地基处理效果,在此建立动探击数与瑞雷面波波速的回归方程,通过该回归方程及瑞雷面波检测结果,推算其余没进行动力触探的试验区动探结果,从而更合理的评价强夯检测结果。
表3.1是场地重型动力触探N63.5与瑞雷面波波速Vr的关系表,通过对该表进行数理统计分析,从而得到N63.5~Vr的回归方程。
表3.1 场地重型动力触探与瑞雷波波速关系
图3.6 重型动力触探N63.5与瑞雷波波速VR关系曲线
根据回归分析得到回归方程为:
相关系数:R=0.88
统计样本:50组
N63.5为重型动力触探10cm内的击数,VR为瑞雷波面波波速。
从表和图中可见,场地重型动力触探与瑞雷面波波速呈幂函数相关关系。分析认为,当地基土较密实时,重型动力触探N63.5值越高,瑞雷面波波速VR也越高。反之,N63.5值越低,VR也越低。根据回归方程及瑞雷面波波速等值线图,我们可以很清楚的知道强夯场地中没有经过重型动力触探检测的点的触探击数,也可以用回归方程验证动力触探检测的合理性,从而建立了瑞雷面波与场地动力触探两者综合评价强夯效果的措施。
4.3现场载荷试验
本次强夯地基处理共进行了6组静载试验,即在每个试夯区各取一组,试夯区外取1组进行对比。
圖3.7 夯区1 Q~S曲线图3.8 夯区2 Q~S曲线
图3.9 夯区3 Q~S曲线图3.10 夯区4 Q~S曲线
图3.11 夯区5 Q~S曲线 图3.12 夯区外Q~S曲线
夯后结果:
(1) 1区地基承载力按s/d=0.02计算,f=96 kN/㎡,比夯区外提高71%。
(2) 2区地基承载力按s/d=0.02计算,f=168kN/㎡,比夯区外提高200%。
(3) 3区地基承载力按s/d=0.02计算,f=120kN/㎡,比夯区外提高114%。
(4)3区与4区间地基承载力拐点处值确定,f=112kN/㎡,比夯区外提高100%。
(5)4区地基承载力按s/d=0.02计算,f=148kN/㎡,比夯区外提高164%。
(6)5区地基承载力按s/d=0.02计算,f=180kN/㎡,比夯区外提高221%。
(7)试夯区外地基承载力按s/d=0.02计算,f=56kN/㎡。
为了综合评价强夯后的地基承载力问题,在此结合瑞雷波检测结果,建立载荷试验结果与瑞雷波波速的回归方程,统计样本见表3.3。
表3.3 载荷试验与瑞雷波波速关系
图3.13 载荷试验承载力与瑞雷波波速关系
回归方程:
f为地基承载力值,单位kPa;VR为瑞雷面波波速;
相关系数:R=0.92
统计样本:5组
从上面的统计中看,回归方程能较好的拟合地基静载试验承载力值,但由于统计样本的个数较少,该回归方程在使用过程中只能做参考来用。当建立了场地的瑞雷面波波速等值线图,就可以利用上面回归方程来推断不是静载试验区的地基承载力,在评价地基处理后的效果起到综合评定的作用。
4结论
通过对强夯加固地基的综合检测,得到以下结论:
(1)多道瞬态瑞雷面波检测强夯地基加固效果是一个有利的途径,通过瑞雷面波检测可以得到土层6m左右深度的强夯加固效果;且瑞雷波分辨率高,可以区分开不同土层的地基;瑞雷波检测可以不受地层结构、场地问题等的影响,便于采用;可以检测出一定范围内地层的变化规律,避免了钻孔或单点检测的局限性。
(2)通过对场地重型动力触探检测,并结合场地瑞雷面波的等值线图,建立了瑞雷面波波速与重型动力触探击数的回归方程,有利于综合评定强夯加固效果。
(3)结合场地的静载荷试验结果,建立了载荷板试验的承载力值与瑞雷波波速的回归方程,通过方程可以推算场地其它地方的静力载荷值。
(4)采用瑞雷波和重型动力触探和静载荷试验可以有效的对强夯加过效果进行检测,采用综合检测技术对于类似工程具有一定的参考应用价值。
参考文献
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