《答辩报告》PPT课件.ppt

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1、答 辩 人：吴周明 硕士专业：工程力学 指导老师：罗嗣海 教授2012-06-02,论文题目：强夯加固效果影响因素 的数值分析,硕士论文答辩报告,论文主要内容,1 综述强夯研究现状2 强夯地基数值分析模型的建立方法3 工艺参数对强夯效果的影响分析4 渗透系数对饱和土强夯效果的影响分析5 力的作用方式对加固效果的影响分析6 结语,1 强夯研究现状综述,1.1 加固机理动力压密、动力固结1.2 加固效果加固深度、加固程度及地面变形1.3 工程应用非饱和土地基，复合式强夯法处理饱和土1.4 数值分析强夯数值分析理论饱和及非饱和地基土强夯数值分析应用,1 强夯研究现状综述,1.5 存在的问题夯后地基加

2、固效果的估算及评价方法欠缺；内部加固效果与土质、工艺参数的相关关系；地面变形与内部加固效果的联系研究很少；适用的土质分类还不明确，特别是对饱和软土地基的适用性，没有研究显示考虑强夯饱和土渗透系数对加固效果的影响；静载作用和动力冲击作用下地基土内部加固效果差异的研究不多见。,1 强夯研究现状综述,1.6 本文研究方法及内容以FLAC3D软件数值分析方法为主；参阅已有强夯研究成果；定性与定量分析相结合；加固效果指标：土体变形，加固深度，加固宽度、密度和坑的体积；根据强夯机理、数值分析理论并结合文献工程实例建立强夯数值分析模型；分析工艺参数、渗透系数对强夯效果的影响；探讨同种地面变形时强夯冲击与静载

3、两种不同加载方式对地基加固效果的影响。,2 强夯地基数值分析模型的建立,2.1 FLAC3D数值软件及原理动力、大变形和非线性问题有很好的适应性流固耦合方法的选择2.2 强夯建模思路及方法基本假设，本构关系，边界、初始条件参数设置模型的离散明确计算过程编制变量监测与后处理程序,3 工艺参数对强夯效果影响的数值分析,3.1 模型的建立及检验,地基水平方向和深度方向加密区网格尺寸为0.25m，影响较小的区域网格取0.5m，模型共划分为35557个网格节点和34560个网格单元。,图1 地基深度方向(z)网格划分 图2 地基水平(xy)向网格划分,3 工艺参数对强夯效果影响的数值分析,3.1 模型的

4、建立及检验,图3 竖向位移时程曲线 图4 竖向应力时程曲线 图5 竖向位移云图,动力计算结果地表竖向位移值约为23cm，这与文献中实例现场测量值相近，同时应力场及位移场的变化情况也与工程现场情况相似。,3 工艺参数对强夯效果影响的数值分析,3.2 锤底半径影响,半径为1m时的单击夯坑深度相比1.25m和1.5m分别要大69.8%和171.8%;半径为1m时的夯坑体积相比1.25m和1.5m半径时分别大12.8%和28%,图6 不同锤径地表竖向变形 图7 夯坑体积与锤径的关系,3 工艺参数对强夯效果影响的数值分析,3.2 锤底半径影响,图8 不同锤径土体竖向变形 图9 不同锤径土体竖向附加应力峰

5、值,锤径越小产生的竖向变形越大，随着深度减小速率更快同一半径作用时浅层被压缩的量较少，中部深度土体被压缩量最大锤径越小夯点下土体在浅层产生的竖向附加应力越大，随着深度衰减程度越快,3 工艺参数对强夯效果影响的数值分析,3.3 不同锤重作用效果,图10 不同锤重作用地表竖向变形 图11 夯坑体积与锤重的关系,锤重越大形成的夯坑深度越深，横向加固宽度也相应的更大，坑壁的坡度也越抖，横向加固范围受锤重的影响不敏感夯坑体积随锤重逐渐增加并非线性增加,3 工艺参数对强夯效果影响的数值分析,3.4 不同落距作用效果,图12 不同锤重地表竖向变形 图13 夯坑体积与落距的关系,与不同落距时的地表夯坑形状类似

6、，落距的改变相对于锤重的增加更容易使地表受挤压产生向上的位移落距越大隆起量也更大夯坑体积随着落距的加大也是增大的，但增加量是随落距增大而减小,3 工艺参数对强夯效果影响的数值分析,3.5 变形及应力无量纲化,3 工艺参数对强夯效果影响的数值分析,3.6 同能量不同锤重、落距组合,图14 地基土体竖向变形 图15 单击有效加固深度 图16 夯坑体积,重锤低落距不论是从影响深度、夯坑体积还是空间加固效果上都要优于轻锤高落距组合，与工程现场实践得到的结论相符加固深度和夯坑体积随锤重变化增加率要大于随落距变化的增加率,3 工艺参数对强夯效果影响的数值分析,3.5 同能量不同锤重、落距组合,（a）10t

7、25m能量组合（b）25t10m能量组合图17 同能量不同组合竖向位移云图,25t10m竖向位移场范围和位移大小均要大于10t25m时的效果,3 工艺参数对强夯效果影响的数值分析,3.5 同能量不同锤重、落距组合,（c）10t25m能量组合（d）25t10m能量组合图18 同能量不同组合横向位移云图,25t10m能量组合时最大横向位移量达0.112m，而10t25m能量组合时的横向位移量仅为0.075m，位移量为0.05m的土体范围前者也要大于后者,3 工艺参数对强夯效果影响的数值分析,3.6 小节对比分析了不同锤径、锤重、落距及能量组合方式的沉降变形、应力、密度、夯坑体积和位移场等；建立了工

8、艺参数、地面变形、接触应力与夯点下土体加固效果之间的经验相关关系；夯锤半径对加固效果的影响主要集中在地表下3m深度土体内，夯点下土体竖向变形随锤体半径增大而减少；夯坑体积随半径增大减小但差异相对于坑深度变化较小，即存在一个最佳锤径；加固效果随着锤重或落距的增加逐渐增强，落距相比锤重更容易形成地面隆起；夯击能相同的情况下，加大锤重比提高落距对加固效果的改善要更明显，重锤低落距组合的强夯效果要好于轻锤高落距组合,4 渗透系数对饱和土强夯效果的影响分析,图19 夯锤中心下地表土体竖向位移 图20 夯锤中心下地表单元体积应变增量,在强夯数值分析模型的基础上增加流体计算模式，考虑流体与土体骨架的耦合特点

9、 对饱和土强夯进行了初步探索,4 渗透系数对饱和土强夯效果的影响分析,小结结果表明渗透系数对强夯瞬间的加固效果有一定影响，渗透系数越大加固效果越好，渗透系数小至一定值时，强夯效果不佳并对渗透系数的变化不明显。,5 力的作用方式对加固效果的影响分析,5.1 静载作用模型的建立和实现静载作用数值分析模型在强夯动力数值模型的基础上除去动力属性参数后建立静载垂直施加到与动力作用的同一区域进行非线性塑性大变形计算直至稳定采用多次试算法，假定一些静载的大小施加在夯锤作用位置达到稳定状态，得到地面变形与静载大小的相关关系利用建立的相关关系获取目标变形所需要的静载值,5 力的作用方式对加固效果的影响分析,5.

10、2 静载作用结果分析,图21 静载作用土体密度与地表变形 图22 静载作用土体密度与深度,应力、不同深度位移和密度,5 力的作用方式对加固效果的影响分析,5.3 静载作用结果分析,图23 地表变形为0.189m时静载竖向位移时程 图24 静载总位移云图,5 力的作用方式对加固效果的影响分析,5.4 应力对比,土体最大竖向附加应力比值均大于1，随深度变化减小且地表接触应力比值最大坑深度越大上层土体应力比值受影响更明显，需要的静载相比动力荷载的差距会越小,图25 最大接触应力与地表变形 图26 最大竖向应力比与深度,5 力的作用方式对加固效果的影响分析,5.5 竖向变形对比,地基土体内部存在深度与

11、地表变形相关的竖向变形相同的点，此深度以上土体竖向变形比先增大后减小至1，而以下变形比值由1逐渐减小。,图27 竖向变形比值与地表变形的关系 图28 竖向变形比值与深度的关系,5 力的作用方式对加固效果的影响分析,5.6 加固范围对比,静载作用有效加固深度和地表加固宽度均要要大于强夯，坑深越大加固深度差距越小；,图29加固深度与地表变形 图30 0.189m坑深动、静载作用地表竖向位移,5 力的作用方式对加固效果的影响分析,5.7 密度对比,浅层强夯密度变化程度小于静载作用，但随着深度的增加密度比值从小于1的值逐渐增大至一大于1的最大值，随后逐渐减小直至到1；,图31 动静载作用土体密度比与地

12、表变形 图32 动、静载作用土体密度比与深度,5 力的作用方式对加固效果的影响分析,5.8 位移场对比,强夯地基竖向位移场为长轴延深度方向的椭球形分布，静载地基竖向位移场呈圆柱体状分布，静载位移相对强夯随分布更为均匀；强夯对地基下方土体的横向挤压大小和范围要大于静载作用效果。,图33 动、静载作用竖向位移场 图34 动、静载作用横向位移场,6 后续研究建议,结合现场测试和室内试验手段，采用多种评价指标、针对不同的土质条件和工艺参数进行分析和总结，并可尝试探索夯点正下方以外土体的空间加固效应。进一步分析饱和土强夯后的固结沉降以及单点多击、多点多击效果；随着复合式强夯技术的兴起，建议对其机理进行理论和数值分析。通过室内或现场试验进一步研究动、静载分别作用的效果联系以及加固后在使用荷载作用下的沉降变形特性。根据现场土层分布、土性条件和强夯试验建立更准确的数值模型；对于饱和土考虑渗流的紊流特性以及同一土类不同渗透系数时土性的变化。,谢谢大家！,