[發明專利]確定強夯過程夯沉量和最佳夯擊次數的方法

有效

• 申請號: 202010783968.1
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111898277B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 李希;錢國平;李平;于華南;龔湘兵;蔡軍;周洪宇;張靜宇;楊慧
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;E02D3/046;G06F17/11;G06F119/14
• 代理公司: 北京漢之知識產權代理事務所(普通合伙) 11479
• 代理人: 高園園

本申請公開了一種確定強夯過程夯沉量和最佳夯擊次數的方法，涉及土木工程地基處理相關技術領域。確定強夯過程夯沉量的方法包括將強夯過程劃分為沖擊加載階段和卸載回彈階段；建立沖擊加載階段的夯錘位移時程方程，得到沖擊加載階段夯錘的位移；建立卸載回彈階段的夯錘位移時程方程，得到卸載回彈階段夯錘的回彈位移；將沖擊加載階段夯錘的位移減去卸載回彈階段夯錘的回彈位移計算得到強夯過程的夯沉量。本申請分別建立沖擊加載階段和卸載回彈階段的夯錘位移時程方程，并根據上述的夯錘位移時程方程計算得到強夯過程的夯沉量，為夯沉量的確定提供了理論依據，本申請能夠計算強夯過程的夯沉量，并進一步根據夯沉量判斷強夯過程的最佳夯擊次數。

技術領域

本申請涉及土木工程地基處理相關技術領域，尤其涉及一種確定強夯過程夯沉量和最佳夯擊次數的方法。

背景技術

強夯法是一種將重量為8～40t的夯錘從10～20m的高處自由下落，對地基土體進行擠密、強力夯實的方法。強夯法通過夯錘對地基土體產生的巨大沖擊力，使地基土體趨于密實，達到提高地基強度和承載力的目的。強夯法由于具有操作簡便、加固深度大、成本較低等優勢廣泛應用于機場、土石壩、道路和港口等工程中，其實踐過程發展迅速，但強夯機理和設計理論仍有許多含混不清之處，尤其對強夯設計、施工過程中核心參數的確定缺少理論依據，及合適的計算方法，例如，夯沉量和最佳夯擊次數，其確定過程不得不依賴工程經驗或在現場開展試驗段。

發明內容

本申請的目的是提供一種確定強夯過程夯沉量的方法，其能夠改善現有強夯過程夯沉量的確定缺少理論依據，其確定過程需依賴工程經驗或在現場開展試驗段的問題。

本申請的另一目的還在于，提供一種確定多次夯擊次數下強夯過程夯沉量的方法。

本申請的另一目的還在于，提供一種確定強夯過程最佳夯擊次數的方法。

第一方面，本申請實施例提供一種確定強夯過程夯沉量的方法，包括：

將強夯過程劃分為沖擊加載階段和卸載回彈階段；

建立沖擊加載階段的夯錘位移時程方程，得到沖擊加載階段夯錘的位移；

建立卸載回彈階段的夯錘位移時程方程，得到卸載回彈階段夯錘的回彈位移；

將沖擊加載階段夯錘的位移減去卸載回彈階段夯錘的回彈位移計算得到強夯過程的夯沉量。

在一種可能的實施方案中，考慮土體阻尼對沖擊加載階段的影響，并對沖擊加載階段的夯錘位移時程方程進行修正。

在上述實現過程中，沖擊加載階段和卸載回彈階段采用相同的夯錘平衡方程，兩者階段均考慮到土體阻尼的影響，利用土體阻尼對沖擊加載階段和卸載回彈階段的夯錘位移時程方程進行修正。在一種可能的實施方案中，沖擊加載階段的土體彈性模量和卸載回彈階段的土體彈性模量不同。

在一種可能的實施方案中，

沖擊加載階段的夯錘位移時程方程為：

卸載回彈階段的夯錘位移時程方程為：

其中，v₀為夯錘初始速度，w_d、w′_d分別為沖擊加載階段、卸載回彈階段的土體有阻尼振蕩頻率，w_n、w_n′分別為沖擊加載階段、卸載回彈階段的土體無阻尼振蕩頻率，ζ、ζ′分別為沖擊加載階段、卸載回彈階段的土體阻尼比，R′、均為方程待定系數。

在一種可能的實施方案中，

確定沖擊加載階段最低點處的時間、位移和速度；

根據沖擊加載階段和卸載回彈階段在最低點處的位移和速度的連續性條件，得到夯沉量為：