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摘 要

强夯法最早由法国Menard技术公司首创，是一种广泛使用的地基处理方法，由于强夯法自身固有的复杂性，在理论上存在认识不足，实际应用中主要靠地区经验来指导设计施工。本文结合南京市浦口经济开发区深大泥浆坑处置工程，采用有限元数值方法对强夯进行分析，在此基础上进行泥浆坑处置的工程设计。

具体研究工作如下：

1、以大型动力有限元程序ABAQUS为工具，对土体采用Drucker-Prager模型，基于等效拟静力法，针对不同工况条件下的夯击能量、夯锤直径、间距以及土层性质等因素，进行强夯数值分析，得到块石及土石料对淤泥作用的初始沉降和不同块石厚度下的夯沉量。

2、根据数值模拟结果，确定夯击后需要补喂土石混合料的参考值，考虑实际施工条件以及工程造价等因素的影响，对深大泥浆坑处置进行设计。

关键词：深厚泥浆坑 抛石 强夯法 数值模拟 处理设计

ABSTRACT

Dynamic consolidation was firstly founded by the French Menard Technology Company and it is a widely used foundation treatment method. Due to the inherent complexity of the dynamic collapse method, there is a lack of understanding in theory, and practical application mainly depends on regional experience to guide construction. In this paper, combined with the deep mud pit disposal project in Nanjing Pukou Economic Development Zone, the finite element numerical method is used to analyze the strong plutonium, and the mud pit disposal engineering design is carried out on this basis.

The specific research work is as follows:

1. Using the large-scale dynamic finite element program ABAQUS as the tool, the Drucker-Prager model is adopted for soil, based on the equivalent pseudo-static method, the slamming energy, hammer diameter, spacing, and soil properties under different working conditions are taken into account. Factors, the numerical analysis of strong turbulence, and get: 1 The initial settlement of the action of gravel and earth and stone on the sludge, the error of this value is within the acceptable range. 2 The one-shot settlement of gravel thickness at three different stages of 3m, 4m and 5m.

2. According to the numerical simulation results, determine the reference value of the soil-rock mixture that needs to be replenished after the slamming. Consider the influence of the actual construction conditions and project cost, and design the disposal of the deep mud pit.

Keywords: Deep mud pit; Riprap; Dynamic compaction method; Numerical simulation;

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 强夯加固机理及应用 2

1.2.1 强夯法的工程应用 2

1.2.2 强夯加固机理研究现状 3

1.3 强夯的数值模拟 4

1.4 本文的研究内容 6

第二章 强夯法的有限元数值模拟 6

2.1 有限元法在岩土工程中的应用 6

2.2 ABAQUS简介 7

2.2.1 ABAQUS的主要模块 7

2.2.2 ABAQUS/CAE的分析流程 8

2.3 材料的本构模型 8

2.3.1 Mohr-Coulomb模型 9

2.3.2 扩展的Drucker-Prager模型 11

2.3.3 M-C模型与D-P模型之间的关系 13

2.4 有限元模型计算影响因素分析 14

2.4.1 等效拟静力法的选用 14

2.4.2 基本假定 15

2.4.3 本构模型的选定 16

2.4.4 边界条件的确定 16

2.4.5 接触条件 16

2.5 强夯数值模拟结果和分析 16

2.5.1 几何模型及参数 16

2.5.2 抛石与土石料对淤泥作用的初始沉降 17

2.5.3 等效拟静力作用下的夯一击沉降量 19

2.6 本章结论 21

第三章 深大泥浆坑的处理设计 21

3.1 项目背景 21

3.2 设计依据 26

3.2.1 设计依据 26

3.2.2 设计标准 26

3.3 构造物的处治范围 26

3.4 处理设计 27

3.4.1 抛石挤淤 联合强夯法 回填设计方案 27

3.4.2 材料要求 28

3.4.3 施工工艺 29

3.4.4 试夯 31

3.5 本章结论 34

第四章 结论与展望 35

4.1 结论 35

4.2 展望 35

致 谢 37

参考文献 38

第一章 绪论

1.1 研究背景

强夯法最早是L·梅纳^{[1] [2]}所创新的一种新型地基处理技术。通过设备将重锤提升到一定高度释放，夯锤在重力加速度的作用下快速下落，以巨大的能量冲击地基土，形成冲击波向土层下方传播，在压缩土的过程中还显著提高了地基土的承载力强度。事实证明强夯法是深层振动压实法和振动碾压机法的有效且经济的替代方案。强夯法在世界范围内非常受欢迎，在经历长时间的工程实践后，不断有新的应用和发展出现，尤其表现在施工工法的改进和排水条件的改善两方面，使用范围已经包含各种类型的地基土。

强夯法使用的设备简单^[3]，实际工程中施工较为方便，不费钱，不费时^[15]，而且加固后的地基土体承载力显著增强，由此此法迅速在世界各地传播。70年代末我国首次由交通部一航局科研所及其协同单位进行了强夯法研究。后来在初步掌握的基础上，又一次进行了试验，效果显著。在上面工程的基础上，根据我国实际情况自行摸索出了一套强夯法的施工工艺，为处理地基引入了新的角度。目前，适合强夯法作用处理的地基范围包括港口码头、铁路路基、储仓、仓库、工业民用建筑及护岸工程等。但由于孔隙水不能瞬时排出以及饱和软土渗透性很差的原因，此法在加固饱和软土的效果比较差， 所有也有强夯法不宜适用于软土的说法。

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