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强夯法是为提高地基土的承载力,降低压缩性和消除湿陷性,利用起重设备将夯锤提升到一定高度,然后使其自由下落夯击地基土的方法。由于其施工工艺成熟、操作简单、施工费用低、加固效果显著等诸多优点,自其问世就得到广泛应用。可是至今仍然没有一套成熟的理论来支撑强夯的施工设计。对于强夯法,其目标是基于最少的夯击能,达到预期的夯实效果,所以对影响强夯加固效果的各个参数的研究也尤为重要,其中一个很重要的参数就是土的含水率。基于我国干旱地区(含水率在3%~8%之间)的自然条件限制,强夯法施工中满足最优含水率难以实现,因此,开展低含水率下强夯加固效果的试验研究具有重要的工程意义和社会价值。 本文首先通过室内击实试验测得了模型试验所用土样的最优含水率,然后根据相似原理,制定了强夯的大比例模型试验方案,利用自制的强夯室内模型试验仪器,进行土样含水率在7%~13%情况下的强夯模拟试验,并对强夯过程中地基土的沉降量、动应力、夯锤峰值加速度等体现强夯加固效果的试验参数进行了研究,主要成果: 1)分析了4000kN·m和8000kN·m能级时,不同含水率与强夯总沉降量间的变化规律。结果显示,随着含水率的增加,总沉降量呈现增长的趋势,当含水率大于11%后,总沉降量增加趋于缓慢。同时对夯锤的加速度时程曲线进行了分析,并对其峰值加速度进行了研究。 2)分析了13%和7%含水率下,不同能级与强夯总沉降量间的变化规律。显示出总沉降量随能级的增加而增大的结果。同一能级下,含水率高的土体,其总沉降量大。在低含水率下,强夯加固效果随着能级的提高也会提高,但是其能量的利用率则呈现出先增大后减小的趋势。同时对夯锤峰值加速度及土体动应力进行了具体的分析。 3)研究了低含水率条件下η对强夯的影响,结果表明,在同一能级条件下η值越大,强夯加固效果越明显。 4)对强夯夯击效能进行了理论分析,并利用强夯前后土层变形模量的变化来估算每击夯击次数下土层的竖直沉降量,利用动应力在竖直方向上的做功来评价强夯做的有效功,得到低含水率条件下强夯的能量转化效率可以达到48%左右。 5)基于费香泽等人提出的关于土的性质的有效加固深度公式,结合试验的数据,分析了该公式在7%低含水率下高于10000kN·m能级的适用性。