一種快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法，包括：獲取應(yīng)用強(qiáng)夯加固區(qū)內(nèi)的土體參數(shù)和強(qiáng)夯設(shè)計參數(shù)；根據(jù)所述土體參數(shù)、所述強(qiáng)夯設(shè)計參數(shù)并結(jié)合強(qiáng)夯地表變形分布模型，計算出強(qiáng)夯地表變形系數(shù)；根據(jù)所述強(qiáng)夯地表變形系數(shù)及其強(qiáng)夯地表變形分布模型，采用強(qiáng)夯地表變形的預(yù)測公式，計算強(qiáng)夯加固區(qū)內(nèi)的地表變形。本發(fā)明的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法原理簡單，具有計算精度高等優(yōu)點(diǎn)，能提高經(jīng)濟(jì)效益，具有較強(qiáng)實(shí)用性。通過與現(xiàn)場實(shí)測比較，也證實(shí)了本發(fā)明所建立的強(qiáng)夯地表分布模型、所總結(jié)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)以及采用的強(qiáng)夯地表變形預(yù)測公式的有效性。
【專利說明】
一種快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及地基強(qiáng)夯處理施工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表 變形的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 強(qiáng)夯法作為一種"經(jīng)濟(jì)、簡便的地基加固方法"，已被廣泛地應(yīng)用于各類工程建設(shè) 中，如:機(jī)場跑道建設(shè)、路面工程建設(shè)、港口碼頭建設(shè)以及其他工業(yè)與民用建筑設(shè)施的建設(shè)。 該法主要是利用巨大的夯擊能，對土體進(jìn)行反復(fù)沖擊，以達(dá)到擠密加固的效果。當(dāng)前的強(qiáng)夯 設(shè)計，主要依據(jù)JGJ79-2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》所規(guī)定的經(jīng)驗(yàn)公式來計算有效加固深 度，并以此來確定夯擊的能級。但是，該規(guī)范法未給出夯擊次數(shù)、停夯標(biāo)準(zhǔn)、夯擊間距等其它 施工參數(shù)的快速確定方法。通常，在強(qiáng)夯施工之前，在有代表性的場地上進(jìn)行現(xiàn)場試夯。夯 擊次數(shù)等施工參數(shù)是通過對現(xiàn)場監(jiān)測的地表變形數(shù)據(jù)分析，并結(jié)合設(shè)計人員的經(jīng)驗(yàn)綜合確 定?？梢钥闯觯F(xiàn)階段的強(qiáng)夯施工參數(shù)在設(shè)計階段還不能直接確定，這在一定程度給強(qiáng)夯法 的使用帶來不便。
[0003] -般說來，影響強(qiáng)夯土體加固的因素可概括為:場地因素和施工因素。場地因素主 要由地基土的性質(zhì)所決定，而施工因素主要與夯錘的重量、形狀、落距、夯擊次數(shù)、夯點(diǎn)間距 離等有關(guān)。強(qiáng)夯后的地表變形情況，通常可以認(rèn)為是強(qiáng)夯土體加固效果的重要體現(xiàn)。在工程 中，常將其作為確定夯擊次數(shù)、停夯標(biāo)準(zhǔn)、夯擊間距的重要依據(jù)。
[0004] 經(jīng)對現(xiàn)有國內(nèi)外技術(shù)文獻(xiàn)的檢索，《地質(zhì)科技情報》2000，N〇4,第92頁至96頁，作 者:羅嗣海，標(biāo)題為"強(qiáng)夯的地面變形規(guī)律初探"，研究了強(qiáng)夯時的夯坑深度與場地平均夯沉 量的影響因素與變化規(guī)律，提出了初步估算夯擊時夯坑深度和場地平均夯沉量的經(jīng)驗(yàn)方 程?！陡酃ぜ夹g(shù)》2005，N〇2,第50頁至第52頁，作者:水偉厚，標(biāo)題為"高能級強(qiáng)夯作用下地面 變形試驗(yàn)研究"，調(diào)查了某沿海碎石土回填地基實(shí)施國內(nèi)首次l〇〇〇〇kN · m高能級強(qiáng)夯系列 試驗(yàn)時的施工參數(shù)和地面變形特征，為l〇〇〇〇kN · m高能級強(qiáng)夯的設(shè)計、監(jiān)測和檢測提供了 依據(jù)?！督ㄖ茖W(xué)》2011，N〇9,第52頁至第54頁，作者：羅嗣海，標(biāo)題為"砂土地基強(qiáng)夯地面變 形的模型試驗(yàn)研究"，運(yùn)用相似原理建立砂土的現(xiàn)場強(qiáng)夯模型，對其施加不同能量的沖擊荷 載，并基于獲得的夯坑深度變化規(guī)律，建立了無量綱夯坑深度與土質(zhì)參數(shù)和施工工藝參數(shù) 無量綱量間的相關(guān)方程。
[0005] 對于強(qiáng)夯地表變形的研究，現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)還僅停留在對某項(xiàng)具體工程的現(xiàn)場數(shù)據(jù) 觀察，缺乏系統(tǒng)的、全面的理論研究以及數(shù)據(jù)分析工作。而一些預(yù)測性分析僅集中在預(yù)測強(qiáng) 夯土體所產(chǎn)生的夯坑深度方面，且這些方法不能用于強(qiáng)夯施工參數(shù)的選擇。隨著強(qiáng)夯法的 廣泛應(yīng)用，強(qiáng)夯法的施工參數(shù)需要有更快速、更便捷的確定方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法，以解決現(xiàn)行規(guī) 范中，規(guī)定的夯擊次數(shù)、停夯標(biāo)準(zhǔn)等施工參數(shù)需經(jīng)現(xiàn)場反復(fù)試夯，并據(jù)夯擊后的地面變形特 征來確定，由此帶來設(shè)計不便、滯后性等不足的問題。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:提供一種快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地 表變形的方法，包括:獲取應(yīng)用強(qiáng)夯加固區(qū)內(nèi)的土體參數(shù)和強(qiáng)夯設(shè)計參數(shù);根據(jù)所述土體參 數(shù)、所述強(qiáng)夯設(shè)計參數(shù)并結(jié)合強(qiáng)夯地表變形分布模型，計算出強(qiáng)夯地表變形系數(shù);根據(jù)所述 強(qiáng)夯地表變形系數(shù)及其強(qiáng)夯地表變形分布模型，采用強(qiáng)夯地表變形的預(yù)測公式，計算強(qiáng)夯 加固區(qū)內(nèi)的地表變形。
[0008] 進(jìn)一步地，所述土體參數(shù)包括:土體的標(biāo)貫擊數(shù)和每層土體的厚度。
[0009] 進(jìn)一步地，所述土體參數(shù)通過收集工作區(qū)的地質(zhì)資料，分析資料的可利用程度，對 鉆孔資料進(jìn)行分類整理和分析研究，通過原位測試，測定出土體的標(biāo)貫擊數(shù)，對鉆孔資料的 分層和巖性描述研究，確定每層土體的厚度。
[0010]進(jìn)一步地，所述的強(qiáng)夯設(shè)計參數(shù)包括:夯錘的重量、夯錘的落距、夯錘的半徑以及 夯擊的次數(shù)。
[0011] 進(jìn)一步地，所述強(qiáng)夯地表變形分布模型由五個強(qiáng)夯地表變形參數(shù)組成，包括:夯坑 深度s vm、最大隆起程度δ_、隆起范圍地表最大隆起點(diǎn)距夯坑中心的水平距離 以及地表隆起起始位置與夯坑中心的水平距離
[0012] 進(jìn)一步地，所述強(qiáng)夯地表變形參數(shù)通過強(qiáng)夯有限元模擬獲得，采用標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場強(qiáng)夯 試驗(yàn)下所觀測的地表變形數(shù)據(jù)進(jìn)行了標(biāo)定。
[0013] 進(jìn)一步地，標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場強(qiáng)夯試驗(yàn)是采用半徑為1.3米，重量為40T的夯錘，從20m高處 自由下落，夯擊標(biāo)準(zhǔn)夯擊數(shù)為8次。
[0014] 進(jìn)一步地，所述強(qiáng)夯地表變形系數(shù)包括場地土性相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)#、夯 錘半徑相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)臚、強(qiáng)夯施工方法相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)Φ Ε_Μ以及夯擊 次數(shù)相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)?產(chǎn)。
[0015] 進(jìn)一步地，所述場地土性相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)#包括:（、<=u、
?通過給定的場地土性相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律獲得，所述泣值指平均 的標(biāo)準(zhǔn)貫入值，依據(jù)有效加固深度范圍內(nèi)地基土的標(biāo)準(zhǔn)錘擊數(shù)N加權(quán)平均確定。
[0016] 進(jìn)一步地，有效加固深度d可以通過以下公式獲得：
，n為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。
[0017]進(jìn)一步地，所述場地土性相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律為：總結(jié)四類土性參數(shù)與 場地土性相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)的關(guān)系，四類土性參數(shù)之間的場地土性相關(guān)的強(qiáng)夯地表 變形系數(shù)通過線性插值獲得，其中，所述土性參數(shù)及的取值為3，13，26，52。
[0018] 進(jìn)一步地，所述夯錘半徑相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)f包括：吟"、=(,、
，通過給定的夯錘半徑相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律 獲得。
[0019] 進(jìn)一步地，所述夯錘半徑相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律為：總結(jié)六類夯錘半徑與 夯錘半徑相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)的關(guān)系，六類夯錘半徑之間的夯錘半徑相關(guān)的強(qiáng)夯地表 變形系數(shù)通過線性插值獲得，所述六類窮錘半徑值為0.8m，1.0m，1.2m，1.3m，1.5m，1.8m， 2.5m〇
[0020]進(jìn)一步地，所述強(qiáng)夯施工方法相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)虼M包括：
[0021 ]進(jìn)一步地，αΕ是指能量相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)，包括：、（以及 通過給定的能級相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律獲得。
[0022] 進(jìn)一步地，所述能級相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律為：總結(jié)三組夯錘能級和能級 相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)的關(guān)系，所述三組夯錘能級分別以200,400,800，16001^111為參考 能級，總結(jié)每種參考能級0.5倍大小、1倍大小以及2倍大小情況下能級相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形 系數(shù)值，所述三組夯錘能級之間的能級相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)通過線性插值獲得。
[0023] 進(jìn)一步地，所述αΜ是指動量相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)，包括：以 通過給定的動量相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律獲得。
[0024] 進(jìn)一步地，所述動量相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律為：總結(jié)四類夯錘動量和動量 相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)的關(guān)系，四類夯錘動量之間的動量相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)通過 線性插值獲得，所述四類夯錘動量取值為200,400,800，16001'·!!!/^。
[0025] 進(jìn)一步地，所述夯擊次數(shù)相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)#包括：
，通過給定的夯擊次數(shù)相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律獲得。
[0026] 進(jìn)一步地，所述夯擊次數(shù)相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律為：總結(jié)夯擊次數(shù)為10次 的夯擊次數(shù)相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)。
[0027] 進(jìn)一步地，強(qiáng)夯地表變形參數(shù)表示為
4m.、，. 4=aQ1%v/W5!是指標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場強(qiáng)窮試驗(yàn)中窮擊一次時的地表變形參數(shù)值，分別為：-0.515m，l.491m，l.866m，0.112m，7.093m。
[0028] 進(jìn)一步地，所述強(qiáng)夯地表變形的預(yù)測公式包括：
[0034]本發(fā)明提供的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法通過地質(zhì)資料和試驗(yàn)資料，確 定工作區(qū)土體參數(shù)，結(jié)合施工方案，依據(jù)給出的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律及強(qiáng)夯地表變形分 布模型求出強(qiáng)夯地表變形系數(shù)，通過強(qiáng)夯地表變形預(yù)測公式，最終計算出所述強(qiáng)夯加固區(qū) 內(nèi)的地表變形，本發(fā)明的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法原理簡單，具有計算精度高 等優(yōu)點(diǎn)，能提高經(jīng)濟(jì)效益，具有較強(qiáng)實(shí)用性。通過與現(xiàn)場實(shí)測比較，也證實(shí)了本發(fā)明所建立 的強(qiáng)夯地表分布模型、所總結(jié)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)以及采用的強(qiáng)夯地表變形預(yù)測公式的有 效性。
【附圖說明】
[0035] 下面結(jié)合附圖對發(fā)明作進(jìn)一步說明：
[0036] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法的步驟流程示意 圖；
[0037] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的強(qiáng)夯地表變形分布模型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的場地土性相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)0與歸一化的場地 土性松密程度η之間的關(guān)系曲線圖；
[0039] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的夯錘半徑相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)臚與歸一化的夯錘 半徑大小τ之間的關(guān)系曲線圖；
[0040] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的能級相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)αΕ與歸一化的能級大小 ζ之間的關(guān)系曲線圖；
[0041] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的動量相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)αΜ與動量大小之間的關(guān) 系曲線圖；
[0042] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的錘擊數(shù)相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)v#與錘擊次數(shù)Κ之間 的關(guān)系曲線圖；
[0043] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例一提供的預(yù)測強(qiáng)夯地表變形結(jié)果和實(shí)測地表變形的比較示意 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明提出的一種快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形 的方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需 說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用以方便、明晰地輔助說 明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0045] 本發(fā)明的核心思想在于，本發(fā)明提供的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法通過 地質(zhì)資料和試驗(yàn)資料，確定工作區(qū)土體參數(shù)，結(jié)合施工方案，依據(jù)給出的強(qiáng)夯地表變形系數(shù) 規(guī)律及強(qiáng)夯地表變形分布模型求出強(qiáng)夯地表變形系數(shù)，通過強(qiáng)夯地表變形預(yù)測公式，最終 計算出所述強(qiáng)夯加固區(qū)內(nèi)的地表變形，本發(fā)明的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法原理 簡單，具有計算精度高等優(yōu)點(diǎn)，能提高經(jīng)濟(jì)效益，具有較強(qiáng)實(shí)用性。通過與現(xiàn)場實(shí)測比較，也 證實(shí)了本發(fā)明所建立的強(qiáng)夯地表分布模型、所總結(jié)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)以及采用的強(qiáng)夯地 表變形預(yù)測公式的有效性。
[0046] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法的步驟流程示意 圖。參照圖1，快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法包括：
[0047] SI 1、獲取應(yīng)用強(qiáng)夯加固區(qū)內(nèi)的土體參數(shù)和強(qiáng)夯設(shè)計參數(shù)；
[0048] S12、根據(jù)所述土體參數(shù)、所述強(qiáng)夯設(shè)計參數(shù)并結(jié)合強(qiáng)夯地表變形分布模型，計算 出強(qiáng)夯地表變形系數(shù)；
[0049] S13、根據(jù)所述強(qiáng)夯地表變形系數(shù)及其強(qiáng)夯地表變形分布模型，采用強(qiáng)夯地表變形 的預(yù)測公式，計算強(qiáng)夯加固區(qū)內(nèi)的地表變形。
[0050] 在S11中，根據(jù)需要強(qiáng)夯處理深度的不同，確定土體參數(shù)以及強(qiáng)夯設(shè)計參數(shù)，收集 強(qiáng)夯加固區(qū)內(nèi)的工作區(qū)已有的地質(zhì)資料，以確定工作區(qū)的土體參數(shù)，此外，根據(jù)應(yīng)用強(qiáng)夯加 固的有效深度以及施工方案，確定強(qiáng)夯設(shè)計參數(shù)和強(qiáng)夯施工參數(shù)。所述土體參數(shù)包括:土體 的標(biāo)貫擊數(shù)(N/擊數(shù)）、每層土體的厚度(h);所述的強(qiáng)夯設(shè)計參數(shù)包括:窮錘的重量(W t/T)， 夯錘的落距(H/m);所述的強(qiáng)夯經(jīng)驗(yàn)參數(shù)包括:夯錘的半徑(r/m)，夯擊的次數(shù)(K/次）。
[0051] 具體地，所述土體參數(shù)通過以下方式確定:通過充分收集工作區(qū)的地質(zhì)資料，分析 資料的可利用程度，重點(diǎn)對鉆孔資料進(jìn)行分類整理和分析研究，通過原位測試，測定出土體 的標(biāo)貫擊數(shù)(N)，重視對鉆孔資料的分層和巖性描述研究，確定每層土體的厚度(h/m)。此 外，根據(jù)制定的施工方案，確定夯錘重量(Wt/Τ)，夯錘落距(H/m)，夯錘半徑(r/m)，以及夯擊 的次數(shù)(Ni/次）。
[0052] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的強(qiáng)夯地表變形分布模型結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖2,所述強(qiáng) 夯地表變形分布模型由五個強(qiáng)夯地表變形參數(shù)組成，包括:夯坑深度S?、最大隆起程度S?、 隆起范圍地表最大隆起點(diǎn)距夯坑中心的水平距離以及地表隆起起始位置 與夯坑中心的水平距離4,4。所述強(qiáng)夯地表變形參數(shù)通過強(qiáng)夯有限元模擬獲得，采用標(biāo)準(zhǔn) 現(xiàn)場強(qiáng)夯試驗(yàn)下所觀測的地表變形數(shù)據(jù)進(jìn)行了標(biāo)定。標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場強(qiáng)夯試驗(yàn)是采用半徑為1.3 米，重量為40T的夯錘，從20m高處自由下落，夯擊標(biāo)準(zhǔn)夯擊數(shù)為8次。
[0053]在本發(fā)明實(shí)施例中，將土體參數(shù)和強(qiáng)夯設(shè)計參數(shù)，代入到強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律 中，并依據(jù)強(qiáng)夯地表變形分布模型，分別確定場地土性相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù);產(chǎn)、夯錘半 徑相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)臚、強(qiáng)夯施工方法相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)Φ Ε^Μ、夯擊次數(shù)相關(guān) 的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)，。
[0054] 所述強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律，基于強(qiáng)夯地表變形分布模型，采用有限元法總結(jié)了 不同強(qiáng)夯工況下的地表變形系數(shù)。進(jìn)一步地，不同強(qiáng)夯工況較佳地覆蓋了施工場地條件和 施工方案，包括有:不同的土性條件Ν = 3~52、不同夯錘半徑下的影響r = 0.8~2.2m、不同 夯擊能級下的影響E=100~3200T · m、不同夯擊動量的影響M = 200~1600T · m/s、不同的 夯擊次數(shù)Ni=10。
[0055] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的場地土性相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)^與歸一化的場地 土性松密程度η之間的關(guān)系曲線圖。參照圖3，所述場地土性相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)一，包
，可通過給定的場地土性相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形 系數(shù)規(guī)律獲得，所述場地土性相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律總結(jié)了四類土性參數(shù)與場地土 性相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)的關(guān)系，而四類土性參數(shù)之間的場地土性相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形 系數(shù)可通過線性插值獲得;其中，所述土性參數(shù)泣的取值為3，13,26,52;根據(jù)及值的大小，參 照圖3獲得。在所述圖3中，#值指平均的標(biāo)準(zhǔn)貫入值，是依據(jù)有效加固深度范圍內(nèi)地基土的 標(biāo)準(zhǔn)錘擊數(shù)Ν加權(quán)平均來確定，所述Ns指標(biāo)準(zhǔn)的場地土性參數(shù)，其值的大小為26。進(jìn)一步地， 所述有效加固深度采用以下公式得到，
=其中，η為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，對于碎石土一般取為 0.3;對于砂質(zhì)、粉質(zhì)土取為0.5。
[0056] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的夯錘半徑相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)臚與歸一化的夯錘 半徑大小τ之間的關(guān)系曲線圖。參照圖4,所述夯錘半徑相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)臚包括有：
，可通過給定的夯錘半徑相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律 來獲得;所述夯錘半徑相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律總結(jié)了六類夯錘半徑與夯錘半徑相關(guān) 的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)的關(guān)系，而六類夯錘半徑之間的夯錘半徑相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)可 通過線性插值獲得;所述的六類窮錘半徑值r為0.8m，1 .Om，l .2m，1.3m，1.5m，1.8m，2.5m。
[0057] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的能級相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)aE與歸一化的能級大小 ζ之間的關(guān)系曲線圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的動量相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)…與動量大 小之間的關(guān)系曲線圖。參照圖5以及圖6,所述強(qiáng)夯施工方法相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)Φ Ε_Μ包
在強(qiáng)夯施工時，由于夯錘和落距的不同組合 方式，即使相同能級下，也會產(chǎn)生不同的動量，進(jìn)而有不同的加固效果;所述ΦΕ_Μ同時考慮了 強(qiáng)夯能級和動量對地表變形的影響，通過公式ΦΕ_Μ=αΕ X αΜ得到；
[0058] 進(jìn)一步地，所述αΕ是指能級相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)，包括有：《t，
|可通過給定的能級相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律來獲得，所述能級 相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律為:總結(jié)三組夯錘能級和能級相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)的關(guān) 系，所述三組夯錘能級分別以200，400，800，1600T · m為參考能級，總結(jié)每種參考能級0.5倍 大小、1倍大小以及2倍大小情況下能級相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)值，所述三組夯錘能級之 間的能級相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)通過線性插值獲得?？筛鶕?jù)Et值的大小，參照圖5獲得， 在圖5中，E t值是指強(qiáng)夯能級的大小，通常根據(jù)公式Et = WtH獲得，指參考的強(qiáng)夯能級大 小，其值等于800。
[0059]進(jìn)一步地，所述αΜ是指動量相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)，包括有：《t，<_，
可通過給定的動量相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律來獲得;其中，動量 相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律總結(jié)了四類夯錘動量和動量相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)的關(guān) 系，而四類夯錘動量之間的動量相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)可通過線性插值獲得，所述四類 夯錘動量取值為200，400，800，1600T · m/s;可根據(jù)Μ值的大小，參照圖6獲得，在圖6中，Μ值 是指強(qiáng)夯動量的大小，通常根據(jù)公式
獲得。其中，g表示重力加速度，大小為 10m/s2。
[0060] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的錘擊數(shù)相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)，>·與錘擊次數(shù)N1之間 的關(guān)系曲線圖；參照圖7，所述夯擊次數(shù)相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)#包括有：
>可通過給定的夯擊次數(shù)相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī) 律來獲得，所述夯擊次數(shù)相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律總結(jié)了夯擊次數(shù)為10次的夯擊次數(shù) 相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)，根據(jù)N1值的大小，參照圖7獲得，在圖7中，化是指強(qiáng)夯的夯擊次 數(shù)。
[0061 ] 在本發(fā)明實(shí)施例中，強(qiáng)夯地表變形參數(shù)表示為：<5?=?^ ;
是指標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場強(qiáng)夯試驗(yàn)中夯擊一次時的地表變形參數(shù)值，分別為515m， 1.491m，l.866m，0.112m，7.093m。
[0062]所述強(qiáng)夯地表變形的預(yù)測公式包括：
[0067] 實(shí)施例一
[0068]利用本發(fā)明實(shí)施例提供的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法對某石化工程項(xiàng) 目強(qiáng)夯施工引起的地面變形進(jìn)行預(yù)測評估。
[0069] 擬建工程位于廣東省大亞灣經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，主要為全風(fēng)化~中風(fēng)化砂礫巖開山回填 土，試驗(yàn)場地的地下水位在5.19m位置，表1為平均的物理力學(xué)參數(shù)。為滿足設(shè)計要求，選用 半徑為1.2m，夯錘重40T的圓形夯錘，從15m高空自由落下進(jìn)行地基加固，共夯擊7次。
[0070] 表 1
[0071]
[0072] 為獲得強(qiáng)夯后的地表變形形狀，采用如圖2的強(qiáng)夯地表變形分布模式。具體方法及 步驟如下：
[0073] (1)通過原位試驗(yàn)，測定出土的材料參數(shù)，如表1所示。根據(jù)施工方案確定此外，根 據(jù)制定的施工方案，確定窮錘重量Wt = 40T，窮錘落距H= 15m，窮錘半徑r = 1.2m，以及窮擊 的次數(shù)Ni = 7次。
[0074] (2)依據(jù)土體及強(qiáng)化施工參數(shù)，查各強(qiáng)夯地表變形規(guī)律圖，確定強(qiáng)夯地表變形系 數(shù)，并代入到強(qiáng)夯地表變形預(yù)測公式，計算出強(qiáng)夯的地表變形形狀，參照圖8所示。該發(fā)明的 計算結(jié)果和實(shí)測值基本吻合。
[0075] 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變形而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法，其特征在于，包括： 獲取應(yīng)用強(qiáng)夯加固區(qū)內(nèi)的土體參數(shù)和強(qiáng)夯設(shè)計參數(shù)； 根據(jù)所述土體參數(shù)、所述強(qiáng)夯設(shè)計參數(shù)并結(jié)合強(qiáng)夯地表變形分布模型，計算出強(qiáng)夯地 表變形系數(shù)； 根據(jù)所述強(qiáng)夯地表變形系數(shù)及其強(qiáng)夯地表變形分布模型，采用強(qiáng)夯地表變形的預(yù)測公 式，計算強(qiáng)夯加固區(qū)內(nèi)的地表變形。2. 如權(quán)利要求1所述的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法，其特征在于，所述土體參 數(shù)包括:土體的標(biāo)貫擊數(shù)和每層土體的厚度。3. 如權(quán)利要求2所述的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法，其特征在于，所述土體參 數(shù)通過收集工作區(qū)的地質(zhì)資料，分析資料的可利用程度，對鉆孔資料進(jìn)行分類整理和分析 研究，通過原位測試，測定出土體的標(biāo)貫擊數(shù)，對鉆孔資料的分層和巖性描述研究，確定每 層土體的厚度。4. 如權(quán)利要求1所述的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法，其特征在于，所述的強(qiáng)夯 設(shè)計參數(shù)包括:夯錘的重量、夯錘的落距、夯錘的半徑以及夯擊的次數(shù)。5. 如權(quán)利要求1所述的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法，其特征在于，所述強(qiáng)夯地 表變形分布模型由五個強(qiáng)夯地表變形參數(shù)組成，包括:夯坑深度S?、最大隆起程度δ?、隆起 范圍、地表最大隆起點(diǎn)距夯坑中心的水平距離也胃以及地表隆起起始位置與夯坑中心的水 平距尚 :(^=〇:。6. 如權(quán)利要求5所述的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法，其特征在于，所述強(qiáng)夯地 表變形參數(shù)通過強(qiáng)夯有限元模擬獲得，采用標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場強(qiáng)夯試驗(yàn)下所觀測的地表變形數(shù)據(jù)進(jìn) 行了標(biāo)定。7. 如權(quán)利要求6所述的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法，其特征在于，標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場強(qiáng) 夯試驗(yàn)是采用半徑為1.3米，重量為40Τ的夯錘，從20m高處自由下落，夯擊標(biāo)準(zhǔn)夯擊數(shù)為8 次。8. 如權(quán)利要求1所述的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法，其特征在于，所述強(qiáng)夯地 表變形系數(shù)包括場地土性相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)Ψ 〃、夯錘半徑相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù) Φ'強(qiáng)夯施工方法相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)ΦΕ^Μ以及夯擊次數(shù)相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)9. 如權(quán)利要求8所述的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法，其特征在于，所述場地土 性相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)一包括《以及通過給定的 場地土性相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律獲得，所述反值指平均的標(biāo)準(zhǔn)貫入值，依據(jù)有效加固 深度范圍內(nèi)地基土的標(biāo)準(zhǔn)錘擊數(shù)N加權(quán)平均確定。10. 如權(quán)利要求9所述的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法，其特征在于，有效加固 深度d可以通過以下公式獲得11. 如權(quán)利要求8所述的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法，其特征在于，所述場地 土性相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律為:總結(jié)四類土性參數(shù)與場地土性相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形 系數(shù)的關(guān)系，四類土性參數(shù)之間的場地土性相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)通過線性插值獲得， 其中，所述土性參數(shù)反的取值為3，13，26，52。12. 如權(quán)利要求8所述的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法，其特征在于，所述夯錘 半徑相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)獷包括:、ψ^=。、 ^δ,?η? ^d%=0.01°；-%/wp ^Κα： 通過給定的夯錘半徑相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律獲得。13. 如權(quán)利要求12所述的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法，其特征在于，所述夯錘 半徑相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律為:總結(jié)六類夯錘半徑與夯錘半徑相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形 系數(shù)的關(guān)系，六類夯錘半徑之間的夯錘半徑相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)通過線性插值獲得， 所述六類窮錘半徑值為〇.8m，1 .Om，l .2m，1.3m，1.5m，1.8m，2.5m。14. 如權(quán)利要求8所述的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法，其特征在于，所述強(qiáng)夯 施工方法的強(qiáng)_較形碰ΦΕ-M健Ψ=、及<M_W。15. 如權(quán)利要求14所述的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法，其特征在于，αΕ是指能 量相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)，包括:《1^、鳴^、 aluln、afwn以及，通過給定的能 級相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律獲得。16. 如權(quán)利要求15所述的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法，其特征在于，所述能級 相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律為:總結(jié)三組夯錘能級和能級相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)的關(guān) 系，所述三組夯錘能級分別以200，400，800，1600T · m為參考能級，總結(jié)每種參考能級0.5倍 大小、1倍大小以及2倍大小情況下能級相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)值，所述三組夯錘能級之 間的能級相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)通過線性插值獲得。17. 如權(quán)利要求14所述的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法，其特征在于，所述#是 指動量相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)，包括at〇、aIL、以及^胃》#，通過給定 的動量相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律獲得。18. 如權(quán)利要求17所述的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法，其特征在于，所述動量 相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律為:總結(jié)四類夯錘動量和動量相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)的關(guān) 系，四類夯錘動量之間的動量相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)通過線性插值獲得，所述四類夯錘19. 如權(quán)利要求8所述的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法，其特征在于，所述夯擊 次數(shù)相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)^包括：Ψ：!，v!tu，ψΚηι> 通過給定的 夯擊次數(shù)相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律獲得。20. 如權(quán)利要求19所述的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法，其特征在于，所述夯擊 次數(shù)相關(guān)的強(qiáng)夯地表變形系數(shù)規(guī)律為:總結(jié)夯擊次數(shù)為10次的夯擊次數(shù)相關(guān)的強(qiáng)夯地表變 形系數(shù)。21. 如權(quán)利要求1所述的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法，其特征在于，強(qiáng)夯地表 變形參數(shù)表示為:Χδ= %=〇=%=。d\m=\ mX_dL ; U=V^um 式中：8vm' <=〇' d5um' Sum.' 氣，1%0碩是指標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場強(qiáng)窮試驗(yàn) 中夯擊一次時的地表變形參數(shù)值，分別為:. 515m，1.49 lm，1.866m，0.112m，7.093m。22. 如權(quán)利要求1所述的快速預(yù)測強(qiáng)夯引起的地表變形的方法，其特征在于，所述強(qiáng)夯 地表變形的預(yù)測公式包括：
【文檔編號】E02D1/00GK105926566SQ201610293418
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月5日
【發(fā)明人】王威, 陳錦劍, 王建華, 竇錦鐘
【申請人】上海交通大學(xué)