利用夯沉比确定填筑土同一能级下最优含水量的方法技术

本发明专利技术利用夯沉比确定填筑土同一能级下最优含水量的方法，属于土木工程地基处理技术领域；所要解决的技术问题是提供一种利用夯沉比确定同一能级下填筑土的最优含水量的方法，提高了施工质量，科学准确又方便经济，对实际工程中施工指导具有重要意义；采用的技术方案是：通过同一能级的多种含水量填筑土的夯击试验，分别计算多种含水量填筑土对应的夯沉比，得到多种含水量填筑土对应的夯击次数—夯沉比曲线，并整合至一个曲线图上进行对比分析，位于最上面的曲线对应的含水量即该能级的最优含水量；本发明专利技术涉及填方土体强夯处理的含水量控制，根据施工所用能级选择最优含水量，理论严密，为地基处理的设计优化提供参考，方法简单，物理意义明确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术，属于土木工程地基 处理
，具体涉及填方土体强夯处理的含水量控制。
技术介绍
强夯法是一种将几十吨（一般为8-40t)重锤从几十米（一般6-40m)高处自由落 下，对地基土进行挤密、强力夯实的方法。目前的情况是，强夯实践发展快，而强夯机理和设 计理论仍有许多含混不清之处，理论远远落后于实践，强夯的夯后质量控制、施工优化等问 题一直备受关注。 我国是世界上山地面积最大的国家，随着城镇化进程的加快，建设用地将日趋紧 张，为避免与良田争地，好多场地不得不采用大挖大填，许多城市提出了 "工业出城、项目上 山"的发展战略。填土的干密度及含水量是影响填方体强夯加固设计与效果评价的重要参 数。 就目前而言，土的压实理论、工程实践与规范、检测标准都已相当成熟，现有规范 中也对于路基的压实标准有明确规定：基本上是采用重型击实试验确定最大干密度的压 实度，其中《公路工程技术标准》《铁路路基设计规范》均对压实度和相对密度做了严格规 定。随着我国经济的快速发展，填沟造地工程，强夯这一经济、方便、加固效果的施工方法， 飞速发展，但是对于强夯法施工的压实标准并没有明确的规定。强夯工程质量的压实标准 一般基于击实试验进行控制，但是击实实验只有轻型、重型之分，所确定的最优含水量只有 一种，与能级不匹配。强夯施工中却需要不同能级的组合，那么强夯施工时不同能级所对应 的最优含水量也不同，最优含水量不是唯一的一种。此外两者的侧限也不同，使得强夯所对 应的最优含水量必然与轻型和重型击实试验所确定的最优含水量有差异，加固机理和效果 也有一定区别，那么以轻型或重型击实试验作为强夯处理地基压实度的控制标准显然都不 准确。 现在，加固湿陷性黄土地基时，强夯法对于土体含水量的要求并不明确，借助击实 试验确定的含水量又与实际工程存在较大的误差，至今还没有成熟严密的理论依据支撑。 但合适的含水量对于夯击效率的影响却十分显著。
技术实现思路
本专利技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是提供一种利用夯沉比确 定同一能级下填筑土的最优含水量的方法，提高了施工质量，科学、准确、方便、经济，对实 际工程中施工指导具有重要意义。 为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：利用夯沉比确定填筑土同 一能级下最优含水量的方法，通过同一能级的多种含水量填筑土的夯击试验，分别计算多 种含水量填筑土对应的夯沉比，绘制多种含水量填筑土的夯击次数一夯沉比曲线图组合对 比以确定最优含水量； 每一种含水量对应的夯击次数一夯沉比曲线图由下述方式得到： a)调制一种含水量的填筑土，在夯锤的顶部中心安装加速度传感器进行夯击试 验，并通过动态测试采集仪记录夯锤每一击的动态加速度数据，通过积分计算出夯锤行程 数值S ; b)通过水准仪测量穷锤每一击后的穷坑深度，得出单击穷沉量b ; c)每一击的夯沉比λ通过单击夯沉量b与夯锤行程数值S之比得出，即： 并通过多次夯击的夯沉比得出该含水量对应的夯击次数一夯沉比曲线； 通过上述方式得到同一能级的多种含水量填筑土对应的夯击次数一夯沉比曲线， 并整合至一个曲线图上进行对比分析，位于最上面的夯击次数一夯沉比曲线对应的含水量 即该能级的最优含水量。 所述步骤a中的加速度传感器是压电式加速度传感器。 所述夯击次数一夯沉比曲线图利用全场景缩尺模型试验得到，即夯锤的直径、高 度及夯锤落距均为I :N缩小，利用全场景缩尺模型试验得到的最优含水量与现场的原型试 验结果完全一致。 本专利技术同现有技术相比具有以下有益效果。 1、本专利技术在不同的含水量的工况下，通过强夯试验计算单击夯沉比，从而得到每 种含水量对应的夯击次数一夯沉比曲线，对同一能级的多种含水量对应的夯击次数一夯沉 比曲线对比分析，确定填方土体的最优含水量，根据施工所用能级选择最优含水量，为地基 处理的设计优化提供参考，方法简单，物理意义明确，计算准确又方便经济。 2、现有工程中仅借助击实试验确定的最优含水量来间接确定强夯工程土体的最 优含水量，但是击实实验只有轻型、重型之分，且轻型、重型击实试验所能确定的最优含水 量均只有一种，与能级不匹配。本专利技术是以夯锤为研究对象，真正从强夯自身出发，得到强 夯所对应的自身的最优含水量，夯沉比确定的最优含水量与能级有关，理论严密，可操作性 强。 3、强夯加固机理与击实试验相似，因此，强夯工程试验的计算模型可以参照击实 试验建立，但是击实试验因为有击实筒的存在，土体周围是刚性侧限，而强夯点周围均是土 体，属于半无限体边界，侧限不明显，属于柔性侧限。本专利技术中夯沉比试验的提出及应用，巧 妙地避开了击实实验由于侧限不同带来的误差，同时也是对击实实验在强夯工程应用的改 进与补充。 4、本专利技术得到相应能级对应的最优含水量，可在施工地进行多次试验得到，也可 在室内或室外建立原型的全场景同比缩小模型试验得出最优含水量，使得能耗成本降低。【附图说明】 下面结合附图对本专利技术作进一步说明。 图1为本专利技术实施例中夯击试验含水量14%的第五击全程加速度时程曲线。 图2为本专利技术实施例中夯击试验含水量14%的第五击加速度起始时间归零时程 曲线。 图3为本专利技术实施例中穷击试验含水量14%的第五击速度时程曲线。 图4为本专利技术实施例中穷击试验含水量14%的第五击穷锤位移时程曲线。 图5为本专利技术实施例中夯击试验含水量14%的夯击次数一夯沉比曲线。 图6为本专利技术实施例中夯击试验五种含水量对应的夯击次数一夯沉比曲线组合 对比图。【具体实施方式】 本专利技术，通过同一能级的多 种含水量填筑土的夯击试验，分别计算多种含水量填筑土对应的夯沉比，绘制多种含水量 填筑土的夯击次数一夯沉比曲线图组合对比以确定最优含水量； 每一种含水量对应的夯击次数一夯沉比曲线图由下述方式得到： a)调制一种含水量的填筑土，在夯锤的顶部中心安装加速度传感器进行夯击试 验，并通过动态测试采集仪记录夯锤每一击的动态加速度数据，通过积分计算出夯锤行程 数值S ; b)通过水准仪测量穷锤每一击后的穷坑深度，得出单击穷沉量b ; c)每一击的夯沉比λ通过单击夯沉量b与夯锤行程数值S之比得出，即： 并通过多次夯击的夯沉比得出该含水量对应的夯击次数一夯沉比曲线； 通过上述方式得到同一能级的多种含水量填筑土对应的夯击次数一夯沉比曲线， 并整合至一个曲线图上进行对比分析，位于最上面的夯击次数一夯沉比曲线对应的含水量 即该能级的最优含水量。 所述步骤a中的加速度传感器是压电式加速度传感器。 所述夯击次数一夯沉比曲线图利用全场景缩尺模型试验得到，即夯锤的直径、高 度及夯锤落距均为I :N缩小，利用全场景缩尺模型试验得到的最优含水量与现场的原型试 验结果完全一致。 以下为夯沉比的计算方式： 夯沉比1其中b为测量所得单击夯沉量，S为通过积分计算出的夯锤行程数 值； 在夯锤的顶部中心安装加速度传感器进行夯击试验，并通过动态测试采集仪记录 夯锤每一击的动态加速度数据； 根据采集的动态加速度数据得出夯锤每一击的加速度时程曲线； 将上述夯锤的加速度时程曲线中加速度发生变化的拐点处的时间归零，作为夯锤 冲击行程的起点，得到修正后单击作用下夯锤冲击行程的加速度时程曲线； 以夯锤落地速度为初始条件，作为冲击时程的开始，将采集到的加速度时程曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用夯沉比确定填筑土同一能级下最优含水量的方法，其特征在于，通过同一能级的多种含水量填筑土的夯击试验，分别计算多种含水量填筑土对应的夯沉比，绘制多种含水量填筑土的夯击次数—夯沉比曲线图组合对比以确定最优含水量；每一种含水量对应的夯击次数—夯沉比曲线图由下述方式得到：a)调制一种含水量的填筑土，在夯锤的顶部中心安装加速度传感器进行夯击试验，并通过动态测试采集仪记录夯锤每一击的动态加速度数据，通过积分计算出夯锤行程数值S；b)通过水准仪测量夯锤每一击后的夯坑深度，得出单击夯沉量b；c)每一击的夯沉比λ通过单击夯沉量b与夯锤行程数值S之比得出，即：λ=bS,]]>并通过多次夯击的夯沉比得出该含水量对应的夯击次数—夯沉比曲线；通过上述方式得到同一能级的多种含水量填筑土对应的夯击次数—夯沉比曲线，并整合至一个曲线图上进行对比分析，位于最上面的夯击次数—夯沉比曲线对应的含水量即该能级的最优含水量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩云山，刘小梅，段伟，董彦莉，王元龙，张洪萍，刘亚玲，程志，王万月，郑亮，靳小俊，郭宏，秦伟华，吴晗，申详琨，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14