单点冲击荷载下红砂岩填土的变化规律与能量消耗规律

　　红砂岩,作为在我国广泛分布的岩石之一,被大量开采用于回填各类场地,形成红砂岩填土地基。红砂岩填土的强度较低,由其形成的地基厚度大且不均匀,工程性质很差,需加以处理才能满足工程建设的要求。由于具有施工机具简单、加固效果显著、成本低廉等的特点,强夯法成为首选被用来加固该类地基,但目前关于冲击荷载加固红砂岩填土地基的理论研究相对滞后。 　　本文在前人研究的基础上,利用室内击实仪对红砂岩填土进行室内单点冲击试验,对不同厚度土体的物理力学性质的变化规律展开对比研究;通过设置不同的试验参数,探讨了土体在不同冲击能量作用下的位移变化规律;基于冲击能量作用下土体的沉降量与密实度改变的特点以及沉降量与加固深度的关系,探究了土体中冲击能的消耗规律与加固范围,得到如下主要结论:

　　(1)红砂岩填土中冲击能量是以竖向作用为主,水平影响为辅;冲击能在土中的传播存在着一定的影响深度,且随着能量的增加在一定范围内是逐渐增加的,但增长的幅度是逐渐减小的。

　　(2)25N·m、30N·m、35N·m和40N·m单击能产生的累计沉降量表现出较快增长和缓慢增长两个阶段,其分界点分别为第7击、第8击、第9击和第10击,呈现明显推后的现象;15N·m、20N·m、25N·m、30N·m、35N·m和40N·m这六种能级下红砂岩填土的累计沉降量随着相应最佳击数的变化具有较好的线性特征。

　　(3)随着单击冲击能(25N·m、30N·m、35N·m、40N·m)的增加,冲击加固效果明显,土体发生明显位移的变化范围在水平方向上从4.5~5.0cm增加至6.0~6.5cm;在竖直方向上从13.5~14.0cm增加至17.0~19.0cm。

　　(4)土层厚度为H/3时土体的有效加固深度为5.5~7.3cm,土层厚度为2H/3时土体的有效加固深度为10.6cm,土层厚度为H时土体的有效加固深度为13.7cm;在冲击能量的作用下,不同土层厚度时土体的沉降量与计算得到的有效加固深度的比值均在0.4~0.6之间,可由土体的沉降量预估其有效加固深度,研究成果具有一定的参考意义。

　　(5)在冲击能量的作用下,密度的影响范围为一椭球体;基于土体密实度改变的特点和沉降量与加固深度的关系,推导出加固深度和加固宽度的理论计算公式。本文的研究成果丰富了红砂岩填土的冲击加固理论,对红砂岩填土的进一步研究具有一定的参考价值,为类似地基处理的工程实践提供了一定的指导作用。

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