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強(qiáng)夯法的加固原理是什么?

強(qiáng)夯法有兩種不同的加固原理：動(dòng)力密實(shí)與動(dòng)力固結(jié)， 取決于地基土的類別。

1.強(qiáng)夯法加固非飽和土的原理

強(qiáng)夯法加固非飽和土的原理是動(dòng)力密實(shí)，即在沖擊荷載作用下，土體中的孔隙體積減小、土體骨架變形，土體變得更為密實(shí)，從而提高其強(qiáng)度，減小其壓縮性。

土體由固相、液相和氣相三部分組成。在壓縮波作用下，土體顆粒互相靠攏，因?yàn)闅庀嗟膲嚎s性比固相和液相的壓縮性大得多，所以氣體部分首先被排出，土體顆粒進(jìn)行重新排列，由天然的絮亂狀態(tài)進(jìn)人穩(wěn)定狀態(tài)，孔隙大為減少。在波動(dòng)能力作用下，土體間的液體也受力而可能變形，但這些變形相對(duì)于顆粒間的移動(dòng)和孔隙減少來說是較小的，因此可以認(rèn)為非飽和土的夯實(shí)變形主要是顆粒的相對(duì)位移引起的，非飽和土的夯實(shí)過程就是土體中氣相被擠出的過程。

2.強(qiáng)夯法加固飽和土的原理

強(qiáng)夯法加固飽和土的原理是動(dòng)力固結(jié)。傳統(tǒng)的固結(jié)理論認(rèn)為，飽和土在快速荷載條件下，孔腺水是不可壓縮的。梅納根據(jù)飽和土在強(qiáng)夯瞬時(shí)產(chǎn)生數(shù)十厘米的壓縮這一事實(shí)，提出了不同看法。

根據(jù)梅納提出的模式，飽和土強(qiáng)夯加固的機(jī)理可概述為:

(1)滲透系數(shù)隨時(shí)間變化

在強(qiáng)夯過程中，土體中的超孔隙水壓力逐漸增長(zhǎng)且不能迅速消散，由于總應(yīng)力保持不重，則有效應(yīng)力減小，在飽和土地基中產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。水平拉應(yīng)力使土體產(chǎn)生一系列的豎向裂縫，使孔隙水從裂縫中排出，土體的滲透系數(shù)增大，加固飽和土的固結(jié)。此外，飽和土中含有1%~4%的封閉氣體和溶解在液相中的氣體。夯擊產(chǎn)生的沖擊能一部分轉(zhuǎn)化成熱能， 這些熱能使飽和土中的封閉氣泡移動(dòng)， 而且加速可溶性氣體從士中釋放出來，使土體體積進(jìn)一步減少， 還可以減少孔隙水移動(dòng)時(shí)的阻力，增大了土體的滲透性能，加速土體固結(jié)。

(2)飽和土的可壓縮性

在強(qiáng)夯能量的作用下，飽和土中，氣體體積先壓縮，部分封閉氣泡被排出，隨后孔隙水排出。在此過程中，土中的固相體積不變，液相與氣相體積均減小，土體瞬時(shí)發(fā)生有效的壓縮變形。

(3)飽和土的局部液化

在夯錘反復(fù)作用下，飽和土中將引起很大的超孔隙水壓力，致使土中有效應(yīng)力減小，當(dāng)土中某點(diǎn)的有效應(yīng)力為零時(shí)，土的抗剪強(qiáng)度降為零，土顆粒將處于懸浮狀態(tài)，達(dá)到局部液化。當(dāng)液化度達(dá)到100%，土體的結(jié)構(gòu)破壞，滲透系數(shù)大大增加，處于很大水力梯度作用下的孔腺水迅速排出，加速了飽和土體的固結(jié)。

(4)飽和土的觸變恢復(fù)

飽和土在強(qiáng)夯沖擊波的作用下，土中顆粒、陽離子、定向水分子原來的相對(duì)平衡狀態(tài)受到破壞，顆粒結(jié)構(gòu)從原來的絮凝結(jié)構(gòu)變成一定程度的分散結(jié)構(gòu)，顆粒間聯(lián)系削弱，強(qiáng)度降低。強(qiáng)夯結(jié)束一定時(shí)間后，土中細(xì)小的膠體顆粒的水分子膜逐漸重新聯(lián)結(jié)，恢復(fù)其原有的稠度和結(jié)構(gòu)，這一過程即為飽和軟土的觸變特性。

需要說明的是，飽和土的觸變恢復(fù)過程非常緩慢，由于土體性質(zhì)不同，恢復(fù)后的強(qiáng)度可能高于原有強(qiáng)度，也可能低于原有強(qiáng)度。