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强夯法加固可液化砂质粉土地基试验研究

王家磊 张合青 余虔 韩进宝 刘洋 姚妙娴

王家磊, 张合青, 余虔, 韩进宝, 刘洋, 姚妙娴. 强夯法加固可液化砂质粉土地基试验研究[J]. 矿业科学学报, 2024, 9(3): 361-369. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2024.03.005
引用本文: 王家磊, 张合青, 余虔, 韩进宝, 刘洋, 姚妙娴. 强夯法加固可液化砂质粉土地基试验研究[J]. 矿业科学学报, 2024, 9(3): 361-369. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2024.03.005
WANG Jialei, ZHANG Heqing, YU Qian, HAN Jinbao, LIU Yang, YAO Miaoxian. Experimental investigation on dynamic compaction for reinforcement of liquefiable sandy silt foundation[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2024, 9(3): 361-369. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2024.03.005
Citation: WANG Jialei, ZHANG Heqing, YU Qian, HAN Jinbao, LIU Yang, YAO Miaoxian. Experimental investigation on dynamic compaction for reinforcement of liquefiable sandy silt foundation[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2024, 9(3): 361-369. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2024.03.005

强夯法加固可液化砂质粉土地基试验研究

doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2024.03.005
基金项目: 

北京市自然科学基金 8222020

详细信息
    作者简介:

    王家磊(1989—),男,安徽怀远人,博士研究生,高级工程师,主要从事机场工程岩土工程勘察、设计与科研等方面的工作。E-mail:wjlcacc@163.com

  • 中图分类号: TD313

Experimental investigation on dynamic compaction for reinforcement of liquefiable sandy silt foundation

  • 摘要:

    针对北京大兴机场飞行区地基存在可液化砂质粉土层,研究采用低能级、小夯距和少击数的强夯法对其进行处理。为了评价夯击效果,确定强夯过程中的夯击参数,选择1 000 kN·m和2 000 kN·m两个能级的夯击能,每个夯击能级设定4、6、8、10和12击数。同时,设置夯击能1 000 kN·m条件下夯击数4、6和8,用以研究地表冻土层对夯击效果的影响,在试验区分别进行了全深度标准贯入、面波、干密度试验检测。试验结果表明:强夯后的砂质粉土地基具有更大的密实度、传播波速和抗液化能力。其中,夯击能1 000 kN·m和2 000 kN·m作用下的最佳夯击数分别为10和8,对应的强夯影响深度为4.5 m和5.5 m,消除液化的深度则为4.3 m和5.3 m。而在检测指标上,标准贯入试验要求在1 000 kN·m和2 000 kN·m夯击能作用下,4.5 m和5.5 m全深度标准贯入击数平均值不少于10和12。最佳夯击次数作用下原地基表层的干密度不低于1.45 g/cm3。研究结果推荐在机场跑道区域采用2 000 kN·m强夯能级进行地基处理,而停机坪和滑行道区域采用1 000 kN·m强夯能级进行地基处理。

  • 图  1  试验区典型工程地质剖面图

    Figure  1.  Engineering geological cross-section of the test area

    图  2  强夯法检测方案示意图

    Figure  2.  Schematic diagram of dynamic compaction method detection scheme

    图  3  夯击次数与夯沉量变化曲线

    Figure  3.  The relationship between compacting times and tamping volume

    图  4  单击夯能1 000 kN·m条件下强夯前后标准贯入击数与标准贯入深度关系

    Figure  4.  Relationship between standard penetration blow count and depth before and after dynamic compaction under single impact energy of 1 000 kN·m

    图  5  单击夯能2 000 kN·m条件下强夯前后标准贯入击数与标准贯入深度关系

    Figure  5.  Relationship between standard penetration blow count and depth before and after dynamic compaction under single impact energy of 2 000 kN·m

    图  6  强夯前后不同深度的面波波速曲线

    Figure  6.  Surface wave velocity curves at different depths before and after dynamic compaction

    图  7  取样深度与干密度的关系

    Figure  7.  Relationship between sampling depth and dry density

    表  1  可液化土层主要物理力学性质统计表

    Table  1.   Statistical table of key physical and mechanical properties of liquefiable soil layers

    岩土层名称 含水率
    w/%
    天然密度
    ρ/g·cm-3
    孔隙比n 饱和度
    Sr/%
    压缩模量
    E100~200s/MPa
    塑性指数
    Ip
    液性指数IL 标贯击数N
    ②砂质粉土(液化层) 47.55 1.69 1.267 97.5 4.2 27.6 0.59 6
    1黏质粉土(液化层) 19.42 1.82 0.761 69.2 6.35 8.3 0.39 6
    2粉细砂(液化层) 8
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    表  2  可液化地基土层强夯处理参数

    Table  2.   Construction plan for dynamic compaction of liquefiable soil strata in subgrade

    试验区 单击夯能/
    (kN·m)
    夯点间距/
    m
    单点击数 冻土层情况
    1区 1 000 3.0 4 未挖除
    2区 1 000 3.0 6 未挖除
    3区 1 000 3.0 8 未挖除
    4区 1 000 3.0 10 未挖除
    5区 1 000 3.0 12 未挖除
    6区 1 000 3.0 4 挖除
    7区 1 000 3.0 6 挖除
    8区 1 000 3.0 8 挖除
    9区 2 000 4.0 4 无冻土层
    10区 2 000 4.0 6 无冻土层
    11区 2 000 4.0 8 无冻土层
    12区 2 000 4.0 10 无冻土层
    13区 2 000 4.0 12 无冻土层
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    表  3  强夯前后液化土样数量对比

    Table  3.   Comparison of liquefied soil sample quantities before and after dynamic compaction

    单击夯击能/
    (kN·m)
    液化判别深度/m 液化土样数量
    强夯前 强夯后
    1 000 1.3~4.3 13 0
    5.3 6 6
    2 000 1.3~4.3 8 0
    5.3 7 0
    6.3 2 2
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    表  4  强夯法综合应用参数

    Table  4.   Comprehensive application parameters for dynamic compaction construction

    夯击能/
    (kN·m)
    适用场地分区 强夯应用参数 标准贯入试验 干密度检测
    最佳夯击数 夯点布设 夯间距/m 有效加固深度/m 消除液化深度/m 标贯击数/击 干密度/(g·cm-3)
    1 000 滑行道、停机坪区域 10 正方形 3 4.5 4.3 ≥10
    (4.5 m深度内)
    ≥1.45
    (0.3 m深度内)
    2 000 跑道区域 8 正方形 4 5.5 5.3 ≥12
    (5.5 m深度内)
    ≥1.45
    (0.3 m深度内)
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  • [1] 张强, 卓拥. 垫层强夯法加固高水位粉土地基现场试验研究[J]. 民航学报, 2022, 6(6): 44-49. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MHXE202206009.htm

    ZHANG Qiang, ZHUO Yong. Field test study on strengthening high water level silt foundation with cushion dynamic compaction method[J]. Journal of Civil Aviation, 2022, 6(6): 44-49. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MHXE202206009.htm
    [2] 杨洪周, 闫伟, 郭小兵, 等. 海外吹填造地及地基处理发展状况[J]. 水运工程, 2018(10): 207-213. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SYGC201810040.htm

    YANG Hongzhou, YAN Wei, GUO Xiaobing, et al. Hydraulic sand filling and ground improvement abroad[J]. Port & Waterway Engineering, 2018(10): 207-213. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SYGC201810040.htm
    [3] 黄春霞, 隋志龙. 高速铁路震动液化地基加固技术分析[J]. 防灾减灾工程学报, 2007, 27(S1): 55-57. https://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-OGTY200704001012.htm

    HUANG Chunxia, SUI Zhilong. Analysis of seismic liquefaction foundation reinforcement technology for high-speed railway[J]. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering. 2007, 27(S1): 55-57. https://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-OGTY200704001012.htm
    [4] FENG S J, SHUI W H, GAO L Y, et al. Application of high energy dynamic compaction in coastal reclamation areas[J]. Marine Georesources & Geotechnology, 2010, 28(2): 130-142.
    [5] BRIAN H, EBEN B. Some engineering properties of fine and coarse grained soil before and after dynamic compaction[J]. Stand Alone, 2011, 0: 307-312.
    [6] 程旭日. 强夯法加固机场道基的现场试验研究[J]. 水利与建筑工程学报, 2023, 21(5): 55-62. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-FSJS202305009.htm

    CHENG Xuri. Field experimental study on strengthening airport roadbed with dynamic compaction method[J]. Journal of Water Resources and Architectural Engineering, 2023, 21(5): 55-62. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-FSJS202305009.htm
    [7] 何丽平, 刘志军, 王雪刚, 等. 沙漠浅水湖区风积沙公路路基强夯试验研究[J]. 中外公路, 2023, 43(5): 14-21. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GWGL202305003.htm

    HE Liping, LIU Zhijun, WANG Xuegang, et al. Experimental study on highway subgrade of aeolian sand consolidated by strong compaction in desert shallow water lake area[J]. Journal of China & Foreign Highway, 2023, 43(5): 14-21. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GWGL202305003.htm
    [8] 梁永辉, 王卫东, 冯世进, 等. 高填方机场湿陷性粉土地基处理现场试验研究[J]. 岩土工程学报, 2022, 44(6): 1027-1035. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC202206006.htm

    LIANG Yonghui, WANG Weidong, FENG Shijin, et al. Field study on treatment of collapsible silt for high-fill airport project[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2022, 44(6): 1027-1035. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC202206006.htm
    [9] 贾敏才, 刘波, 周训军. 滨海含软土夹层粉细砂地基高能级强夯加固试验研究[J]. 建筑结构学报, 2019, 40(11): 240-246. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JZJB201911027.htm

    JIA Mincai, LIU Bo, ZHOU Xunjun. Field test study of high energy dynamic compaction on marine silty fine sand deposits with soft interlayers[J]. Journal of Building Structures, 2019, 40(11): 240-246. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JZJB201911027.htm
    [10] 贺伟, 韩晓雷, 薛玉, 等. 高能级强夯在湿陷性黄土地区的应用[J]. 建筑科学与工程学报, 2009, 26(2): 121-126. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XBJG200902026.htm

    HE Wei, HAN Xiaolei, XUE Yu, et al. Application of high energy level dynamic compaction in collapsible loess region[J]. Journal of Architecture and Civil Engineering, 2009, 26(2): 121-126. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XBJG200902026.htm
    [11] 缪林昌, 刘松玉, 朱志铎, 等. 高速公路液化土与软土交互地基强夯法处理研究[J]. 岩土工程学报, 2000, 22(4): 408-411. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC200004003.htm

    MIAO Linchang, LIU Songyu, ZHU Zhiduo, et al. Research on dynamic compaction treatment of foundation for expressway with interbedded liquefiable soil and soft soil[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2000, 22(4): 408-411. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC200004003.htm
    [12] 刘岩, 贺迎喜, 杨和平. 强夯与无填料振冲法处理松散细砂地基对比试验[J]. 中外公路, 2015, 35(6): 33-36. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GWGL201506008.htm

    LIU Yan, HE Yingxi, YANG Heping. Comparative test of dynamic compaction and vibroflotation without filler in treating loose fine sand foundation[J]. Journal of China & Foreign Highway, 2015, 35(6): 33-36. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GWGL201506008.htm
    [13] 张江亭, 龙海霞. 强夯法处理饱和砂土液化地基[J]. 公路, 2002, 47(3): 33-36. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GLGL200203009.htm

    ZHANG Jiangting, LONG Haixia. Subgrade of liqueficution of saturated sandy soil treated with dynamic consolidation method[J]. Highway, 2002, 47(3): 33-36. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GLGL200203009.htm
    [14] 杨光昌, 白冰, 刘洋, 等. 描述饱和砂土剪切特性的一个热力学本构模型[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2021, 53(11): 93-100. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HEBX202111012.htm

    YANG Guangchang, BAI Bing, LIU Yang, et al. A thermodynamic constitutive model for describing shear behavior of saturated sand[J]. Journal of Harbin Institute of Technology, 2021, 53(11): 93-100. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HEBX202111012.htm
    [15] 叶智峰. 强夯法处理可液化砂土地基效应研究[J]. 水利技术监督, 2023, 31(3): 157-163. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SLJD202303039.htm

    YE Zhifeng. Study on the effect of dynamic compaction on liquefiable sand foundation treatment[J]. Technical Supervision in Water Resources, 2023, 31(3): 157-163. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SLJD202303039.htm
    [16] NASHED R, THEVANAYAGAM S, MARTIN G R. Dynamic compaction of saturated sands and silty sands: design[J]. Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Ground Improvement, 2009, 162(2): 81-92.
    [17] ASAKA Y. Improvement of fine-grained reclaimed ground by dynamic compaction method[J]. Japanese Geotechnical Society Special Publication, 2016, 2(59): 2038-2042.
    [18] 陈忠清, 徐超, 叶观宝, 等. 强夯加固粉土地基试验研究[J]. 工业建筑, 2013, 43(4): 106-110. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GYJZ201304023.htm

    CHEN Zhongqing, XU Chao, YE Guanbao, et al. Field evaluation of dynamic compaction on silt foundation[J]. Industrial Construction, 2013, 43(4): 106-110. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GYJZ201304023.htm
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-12-29
  • 修回日期:  2024-04-17
  • 刊出日期:  2024-06-30

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