[發(fā)明專利]一種強(qiáng)夯煤矸石地基動(dòng)應(yīng)力的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810694741.2
• 申請(qǐng)日: 2018-06-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108951721A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張清峰;王東權(quán);劉文化
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號(hào): E02D33/00
• 分類號(hào): E02D33/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽(yáng)光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

本發(fā)明公開(kāi)了一種強(qiáng)夯煤矸石地基動(dòng)應(yīng)力的方法，屬于土木工程地基處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明實(shí)測(cè)了強(qiáng)夯沖擊波在煤矸石地基中所產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)和它的變化規(guī)律。根據(jù)模型試驗(yàn)的相似第二定理和量綱分析方法，設(shè)計(jì)了室內(nèi)模型試驗(yàn)裝置，采用模型與原型相同的材料，幾何縮比為10的方案，進(jìn)行了強(qiáng)夯法加固煤矸石地基的室內(nèi)模型試驗(yàn)。應(yīng)用動(dòng)應(yīng)力量測(cè)系統(tǒng)對(duì)夯擊能分別為2500KN.m，3000KN.m，3500KN.m，夯擊次數(shù)分別為1?7擊的不同深度的煤矸石地基中的豎向動(dòng)應(yīng)力進(jìn)行了量測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種強(qiáng)夯煤矸石地基動(dòng)應(yīng)力的方法，屬于土木工程地基處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

強(qiáng)夯法是用幾噸至幾十噸的重錘，從幾米至幾十米的高處落下，反復(fù)多次夯擊地面，對(duì)地基進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)。這一方法施工工藝簡(jiǎn)單、工期短、加固費(fèi)用低、效果顯著，已在許多工程中應(yīng)用并取得良好效果。對(duì)于煤炭生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物煤矸石，大量堆放會(huì)造成環(huán)境污染，建立儲(chǔ)料場(chǎng)還要占用場(chǎng)地。采用強(qiáng)夯法對(duì)結(jié)構(gòu)松散的煤矸石場(chǎng)地進(jìn)行加固密實(shí)處理，然后用作建筑物的地基，現(xiàn)已在全國(guó)多個(gè)礦區(qū)推廣應(yīng)用，取得了一定的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為煤矸石的利用開(kāi)辟了新的途徑。

近年來(lái)，一些學(xué)者對(duì)強(qiáng)夯過(guò)程中的動(dòng)應(yīng)力分布特點(diǎn)及變化規(guī)律進(jìn)行了研究。Poran等在尺寸為122×122×122cm³的模型箱中進(jìn)行了強(qiáng)夯法加固波斯頓干砂地基的試驗(yàn)，得到一些基于試驗(yàn)結(jié)果的曲線。F.Jafarzadeh等利用45×35×40cm³模型箱，進(jìn)行了強(qiáng)夯法加固地基模型試驗(yàn)，研究了夯擊過(guò)程中影響深度和動(dòng)應(yīng)力的變化規(guī)律。何長(zhǎng)明等進(jìn)行了強(qiáng)夯動(dòng)應(yīng)力的量測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究。高政國(guó)等針對(duì)碎石高填方機(jī)場(chǎng)強(qiáng)夯加固機(jī)制與施工工藝問(wèn)題，開(kāi)展工程場(chǎng)地試驗(yàn)和室內(nèi)模試驗(yàn)研究。通過(guò)試驗(yàn)測(cè)量強(qiáng)夯作用下場(chǎng)地加速度響應(yīng)，研究非常規(guī)級(jí)配碎石填筑體的強(qiáng)夯動(dòng)力響應(yīng)特性。

以上研究是針對(duì)不同性狀土進(jìn)行的，針對(duì)強(qiáng)夯中煤矸石地基中動(dòng)應(yīng)力的分布規(guī)律的研究較少，沒(méi)有用強(qiáng)夯法加固煤矸石地基動(dòng)應(yīng)力的整套理論和計(jì)算公式，系統(tǒng)研究很少。煤矸石是一種松散堆積物，在顆粒結(jié)構(gòu)和巖性組成上有特殊性，使其在物理力學(xué)性質(zhì)、壓密性等方面與其他土體相比有明顯差異。因此，需要對(duì)強(qiáng)夯煤矸石地基在不同夯擊能、擊數(shù)次數(shù)、不同深度的動(dòng)應(yīng)力做進(jìn)一步的研究，以推進(jìn)強(qiáng)夯加固煤矸石地基的較廣泛的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種測(cè)量或者計(jì)算強(qiáng)夯煤矸石地基動(dòng)應(yīng)力的方法，建立了落距、錘尺寸、夯擊能、夯擊次數(shù)與動(dòng)應(yīng)力之間的模型關(guān)系，在面對(duì)需要強(qiáng)夯的煤矸石地基時(shí)，為實(shí)際操作提供指導(dǎo)，推進(jìn)強(qiáng)夯加固煤矸石地基的較廣泛的應(yīng)用。

本發(fā)明提供了一種測(cè)量或者計(jì)算強(qiáng)夯煤矸石地基動(dòng)應(yīng)力的方法，利用模型試驗(yàn)的相似第二準(zhǔn)則和量綱分析法，采用模型與原型相同的材料，幾何縮比為10的方案，進(jìn)行了強(qiáng)夯法加固煤矸石地基的室內(nèi)模型試驗(yàn)。

在一種實(shí)施方式中，所述方法，應(yīng)用動(dòng)應(yīng)力量測(cè)系統(tǒng)對(duì)夯擊能分別為2500KN·m，3000KN·m，3500KN·m，夯擊次數(shù)分別為1-7擊的不同深度的煤矸石地基中的豎向動(dòng)應(yīng)力進(jìn)行了量測(cè)。

在一種實(shí)施方式中，所述模型試驗(yàn)的試驗(yàn)臺(tái)如下：試驗(yàn)臺(tái)高1000mm，它由兩個(gè)兩塊直徑為Φ410mm，高度為500mm，厚度為10mm半圓弧板和厚度為10mm的底板通過(guò)M16螺栓聯(lián)結(jié)組成，在半圓弧板外部焊有加固筋板。

在一種實(shí)施方式中，所述動(dòng)應(yīng)力量測(cè)處理系統(tǒng)由壓電式土壓力盒、YE-5853超動(dòng)態(tài)電荷放大器、DH-5939數(shù)據(jù)采集儀、計(jì)算機(jī)四部分組成。

在一種實(shí)施方式中，為了模擬強(qiáng)夯沖擊荷載作用下煤矸石地基的動(dòng)應(yīng)力衰減規(guī)律和有效加固深度，需要沿縱向不同距離布置一系列土壓力盒。

在一種實(shí)施方式中，對(duì)不同的夯擊次數(shù)，不同的測(cè)點(diǎn)，動(dòng)應(yīng)力峰值σ_d與夯擊能E的近似關(guān)系見(jiàn)表4所示。