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1 第 32 卷 第 7 期 岩 土 工 程 学 报 Vol.32 No 年 7 月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering July 2010 沿 海 碎 石 回 填 地 基 上 高 能 级 强 夯 系 列 试 验 对 比 研 究 年 廷 凯 1,2, 水 伟 厚 3, 李 鸿 江 4, 杨 庆 1,2, 王 玉 立 (1. 大 连 理 工 大 学 海 岸 和 近 海 工 程 国 家 重 点 实 验 室, 辽 宁 大 连 ;2. 大 连 理 工 大 学 岩 土 工 程 研 究 所, 辽 宁 大 连 ; 3. 上 海 现 代 建 筑 设 计 集 团 申 元 岩 土 工 程 有 限 公 司, 上 海 ;4. 中 化 岩 土 工 程 有 限 公 司, 北 京 ;5. 辽 宁 水 文 地 质 工 程 地 质 勘 察 院, 辽 宁 大 连 ) 5 摘 要 : 针 对 沿 海 下 卧 软 弱 夹 层 高 地 下 水 位 的 厚 层 碎 石 回 填 地 基, 开 展 了 3 个 试 验 区 的 强 夯 系 列 试 验 与 对 比 研 究 试 验 区 A:14000,10000 和 8000 kn m 能 级 单 点 夯 试 验 ; 相 同 能 级 (6000 kn m) 不 同 压 强 夯 锤 对 比 试 验, 即 34 kpa (18 t),50 kpa(25 t) 和 90 kpa(46 t) 夯 锤 单 点 夯 试 验 区 B: kn m 能 级 强 夯 群 夯 试 验 试 验 区 C:15000 kn m 能 级 强 夯 群 夯 试 验 通 过 现 场 圆 锥 动 力 触 探 试 验 标 准 贯 入 试 验 与 钻 孔 取 样 室 内 土 工 试 验, 对 同 一 能 级 强 夯 前 后 不 同 能 级 夯 后 的 地 基 承 载 力 进 行 对 比 分 析, 给 出 了 沿 海 复 杂 地 质 条 件 下 碎 石 回 填 地 基 上 不 同 夯 击 能 的 有 效 加 固 深 度 及 梅 纳 深 度 公 式 的 修 正 系 数, 为 同 类 地 区 高 能 级 强 夯 工 程 的 设 计 监 测 与 检 测 提 供 了 参 考 关 键 词 : 软 弱 下 卧 层 ; 高 能 级 强 夯 ; 单 点 夯 与 群 夯 ; 圆 锥 动 力 触 探 ; 标 准 贯 入 试 验 中 图 分 类 号 :TU431 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 : (2010) 作 者 简 介 : 年 廷 凯 (1971 ), 男, 辽 宁 庄 河 人, 博 士, 副 教 授, 主 要 从 事 岩 土 工 程 的 教 学 及 岩 土 力 学 与 防 灾 工 程 等 方 面 研 究 [email protected] Field tests of high energy dynamic compaction on foundation backfilled by crushed stone in coastal area NIAN Ting-kai 1, 2, SHUI Wei-hou 3, LI Hong-jiang 4, YANG Qing 1, 2, WANG Yu-li 5 (1. Branch of Geotechnical Engineering, State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian , China; 2. Institute of Geotechnical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian , China; 3. Shanghai Shenyuan Geotechnical Engineering Co., Ltd., Shanghai , China; 4. China Zhonghua Geotechnical Engineering Co., Ltd., Beijing , China; 5. Investigation Institute of Hydrogeology and Engineering Geology of Liaoning Province, Dalian , China) Abstract: A series of field tests of high energy dynamic compaction (HEDC) are carried out to investigate the effective depth of improvement (EDI) of foundation backfilled with crushed stone, underlain by thin soft layers and high groundwater level in coastal area. The research work includes the following items: for Test Zone A, single-point dynamic compaction tests under energy levels of 14000, and 8000 kn m; comparison tests of single-point dynamic compaction under the same energy level (6000 kn m) and different bowl pressure (weight) of 34 (180 kn), 50 (250 kn) and 90 kpa (460 kn). For Test Zone B, group-point dynamic compaction tests under energy level of kn m. For Test Zone C, group-points dynamic compaction tests under energy level of kn m. Cone dynamic penetration tests, standard penetration tests and routine geotechnical experiments are performed, and the monitoring results are analyzed. Through comparative analysis on the bearing capacity of foundation before and after dynamic compaction, the EDI of foundation and the revised coefficient of the Menard formulas are presented under different high energy levels. The results provide the parameters for the design, construction, and detection of high energy dynamic compaction in similar regions. Key words: underlying soft layer; high energy dynamic compaction; single-point dynamic compaction; group-point dynamic compaction; cone dynamic penetration test; standard penetration test 0 引 言 随 着 大 型 基 础 设 施 ( 如 机 场 码 头 高 速 公 路 与 铁 路 大 型 储 罐 等 ) 和 沿 海 城 市 填 海 造 陆 工 程 建 设 的 快 速 发 展, 性 价 比 最 优 的 高 能 级 强 夯 ( 单 击 夯 击 能 大 基 金 项 目 : 海 岸 和 近 海 工 程 国 家 重 点 实 验 室 基 金 项 目 (LP0608); 辽 宁 省 自 然 科 学 基 金 项 目 ( ) 收 稿 日 期 :

2 1030 岩 土 工 程 学 报 2010 年 于 6000 kn m, 有 效 加 固 深 度 大 于 10 m) 技 术 在 地 基 处 理 工 程 中 得 到 了 成 功 应 用 [1-3] 然 而 现 行 地 基 处 理 技 [4] 术 规 范 未 能 提 供 8000 kn m 以 上 能 级 的 强 夯 设 计 与 施 工 参 数, 这 制 约 了 高 能 级 强 夯 技 术 在 沿 海 碎 石 回 填 土 地 基 中 的 广 泛 应 用 为 此, 笔 者 曾 针 对 不 同 土 质 条 件 开 展 了 高 能 级 强 夯 加 固 效 果 的 对 比 研 究 [5] ; 这 里 将 进 一 步 针 对 沿 海 下 卧 软 弱 夹 层 高 地 下 水 位 的 厚 层 碎 石 回 填 土 地 基, 开 展 6000,8000,10000,14000 kn m 能 级 单 点 夯 kn m 与 kn m 能 级 群 夯 的 系 列 强 夯 试 验 对 比 研 究 (46 t) 夯 锤 单 点 夯 试 验 区 A 位 置 及 各 能 级 下 强 夯 夯 点 布 置 如 图 1 中 A 所 示 各 能 级 单 点 夯 相 同 能 级 不 同 压 强 夯 锤 的 对 比 夯 试 验 ( 图 1), 各 夯 点 间 距 为 10 m, 要 求 在 同 一 夯 点 反 复 进 行 强 夯, 直 至 最 后 一 击 夯 沉 量 小 于 10 cm 时 强 夯 试 验 停 止 按 此 方 式, 在 试 验 区 共 布 设 6 个 高 能 级 单 点 夯 夯 点 1 工 程 地 质 条 件 试 验 区 位 于 沿 海 水 下 岸 坡 地 带, 原 为 浅 海 沉 积 环 境, 后 经 人 工 回 填 开 山 碎 石 土 形 成 陆 域, 回 填 料 为 素 填 土, 含 较 多 碎 块 石, 最 大 粒 径 在 40 cm 以 上, 个 别 达 1.0 m 左 右 填 土 成 分 不 均 匀, 厚 度 变 化 较 大, 平 均 在 8.0 m 左 右, 最 大 回 填 厚 度 为 14.0 m 地 下 水 位 受 海 潮 影 响, 在 地 面 以 下 3.0~5.0 m 波 动 地 层 自 上 而 下 划 分 为 5 层 :1 素 填 土, 密 实 度 有 差 异, 可 细 分 为 素 填 土 1, 素 填 土 2;2 粉 细 砂 或 含 砾 粉 细 砂, 层 厚 在 0.5~3.5 m 不 等, 为 海 相 成 因, 工 程 地 质 性 质 较 差 ;3 粉 质 黏 土, 湿 - 饱 和, 软 塑 可 塑 状, 含 有 5% 左 右 的 砾 碎 石 及 少 量 贝 壳 等 海 生 物 遗 骸, 砾 石 粒 径 1~3 cm, 分 布 较 连 续, 层 厚 在 0.8~1.5 m 不 等, 局 部 可 达 3.0 m, 为 海 陆 交 互 相 成 因, 其 工 程 地 质 性 质 较 差, 承 载 力 偏 低, 为 一 下 卧 软 弱 夹 层 ;4 碎 砾 石, 层 厚 在 0.5~5.0 m, 工 程 地 质 性 质 较 好 ;5 强 - 中 风 化 板 岩 详 见 文 献 [5] 关 于 地 层 的 描 述 2 强 夯 系 列 试 验 方 案 强 夯 主 机 采 用 最 新 研 制 的 CGE-1800 系 列 强 夯 机, 额 定 吨 位 为 90 t( 最 大 吨 位 为 120 t), 采 用 自 动 遥 控 装 置 对 于 相 同 能 级 不 同 压 强 对 比 夯, 选 用 直 径 为 2.5 m 左 右 重 量 分 别 为 18 t 25 t 与 46 t 不 等 的 3 种 夯 锤 进 行 强 夯, 其 它 工 况 选 用 46 t 夯 锤 夯 锤 落 距 根 据 夯 击 能 进 行 调 整, 最 大 落 距 为 33.3 m 设 计 要 求 经 强 夯 处 理 后 各 土 层 的 地 基 承 载 力 特 征 值 不 小 于 以 下 数 值 : 素 填 土 为 270 kpa, 粉 细 砂 为 170 kpa, 粉 质 黏 土 为 180 kpa 2.1 试 验 区 A: 单 点 夯 试 验 试 验 区 A 为 单 点 夯 及 相 同 能 级 不 同 压 强 夯 锤 的 对 比 试 验, 包 括 : kn m 能 级 单 点 夯 试 验 ; kn m 能 级 单 点 夯 试 验 ;38000 kn m 能 级 单 点 夯 试 验 ;4 相 同 能 级 (6000 kn m) 不 同 压 强 夯 锤 对 比 试 验, 即 34 kpa(18 t) 50 kpa(25 t) 和 90 kpa 图 1 试 验 区 位 置 及 夯 点 与 检 测 点 平 面 布 置 Fig. 1 Arrangement of drop points and measuring points 2.2 试 验 区 B:12000 kn m 能 级 强 夯 群 夯 试 验 对 于 kn m 能 级 群 夯 试 验, 由 kn m 能 级 单 点 夯 夯 点 北 移 20 m, 按 正 方 形 规 则 布 点 其 中 第 一 遍 夯 点 位 于 正 方 形 角 点, 第 二 遍 夯 点 位 于 正 方 形 形 心, 第 三 遍 夯 点 内 插 于 外 围 4 个 夯 点 之 间 ( 图 1 中 B 区 ), 其 夯 击 能 均 为 kn m, 稳 定 标 准 为 最 后 一 击 夯 沉 量 小 于 10 cm 按 此 方 式, 在 试 验 区 共 布 设 9 个 高 能 级 群 夯 夯 点 2.3 试 验 区 C:15000 kn m 能 级 强 夯 群 夯 试 验 试 验 区 C 为 20 m 20 m 的 正 方 形, 第 一 二 遍 采 用 kn m 能 级 强 夯, 夯 点 间 距 为 10 m 10 m; 第 三 遍 采 用 8000 kn m 能 级 强 夯 一 遍, 夯 点 位 于 第 一 二 遍 相 邻 两 个 主 夯 点 中 间 ; 满 夯 采 用 3000 kn m 能 级, 夯 点 平 面 布 置 见 图 1 中 C 区 kn m 强 夯 的 功 效 在 于 处 理 深 层 地 基,8000 kn m 插 点 夯 在 于 处 理 主 夯 点 之 间 的 楔 形 地 基 3 强 夯 地 基 测 试 及 结 果 分 析 对 试 验 区 A,B 与 C 分 别 开 展 了 动 力 触 探 测 试 标 准 贯 入 试 验 与 钻 探 取 样 测 试 工 作 试 夯 前, 在 试 验 区 A 进 行 了 5 个 点 的 动 力 触 探 与 标 准 贯 入 试 验, 分 别

3 第 7 期 年 廷 凯, 等. 沿 海 碎 石 回 填 地 基 上 高 能 级 强 夯 系 列 试 验 对 比 研 究 1031 位 于 单 点 夯 kn m 与 kn m 夯 点 位 置 相 同 能 级 (6000 kn m) 不 同 压 强 夯 锤 单 点 夯 3 个 夯 点 位 置 ; 在 试 验 区 B 进 行 了 3 个 点 的 动 力 触 探 与 标 准 贯 入 测 试, 分 别 位 于 kn m 群 夯 外 围 角 点 夯 点 与 形 心 夯 点 及 形 心 与 外 围 角 点 间 的 夯 间 位 置 ; 在 试 验 区 C 进 行 了 3 个 点 的 动 力 触 探 标 准 贯 入 试 验 与 钻 探 取 样 工 作, 分 别 位 于 kn m 群 夯 外 围 中 间 夯 点 与 形 心 夯 点 及 形 心 与 外 围 中 间 夯 点 之 间 的 夯 间 位 置 试 夯 结 束 2 个 半 月 ~3 个 月 后 又 对 以 上 11 个 点 再 次 进 行 动 力 触 探 与 标 准 贯 入 测 试 及 对 粉 质 黏 土 的 钻 孔 取 样, 其 中 试 验 区 C 的 夯 点 取 样 点 C1 调 整 为 夯 间 取 样 点 C4, 具 体 试 验 点 位 如 图 1 所 示 现 将 各 试 验 区 夯 前 与 夯 后 各 11 个 测 试 孔 圆 锥 动 力 触 探 与 标 准 贯 入 试 验 锤 击 数 统 计 结 果 分 别 列 于 表 1~3 经 对 试 验 结 果 的 统 计 分 析, 给 出 测 试 点 号 A1 A2 A3 A4 A5 夯 前 与 夯 后 各 测 试 点 素 填 土 1 素 填 土 2 含 砾 粉 细 砂 粉 质 黏 土 及 强 风 化 板 岩 的 地 基 承 载 力 特 征 值 也 一 并 列 于 表 1~3, 其 中 粉 质 黏 土 的 地 基 承 载 力 特 征 值 由 现 场 标 准 贯 入 试 验 锤 击 数 获 得 表 中 动 力 触 探 与 标 贯 试 验 确 定 地 基 承 载 力 特 征 值 依 据 地 方 规 范 [6], 以 下 同 对 比 分 析 表 1 中 强 夯 前 与 强 夯 后 各 层 土 的 地 基 承 载 力 特 征 值 f ak 结 果, 可 以 发 现 : 强 夯 处 理 后 各 测 试 孔 素 填 土 1 与 素 填 土 2 的 地 基 承 载 力 特 征 值 均 有 较 大 幅 度 提 高 (A4 号 孔 除 外 ) 就 单 点 夯 各 孔 而 言, 素 填 土 1 层 ( 地 表 以 下 3.5 m 范 围 内 ),A1 号 孔 ( 能 级 为 kn m) 的 地 基 承 载 力 特 征 值 由 100 kpa 提 高 至 192 kpa, 提 高 幅 度 为 92%; A2 号 孔 ( 能 级 为 kn m) 地 基 承 载 力 特 征 值 由 表 1 试 验 区 A 夯 前 与 夯 后 各 孔 不 同 土 层 动 力 触 探 与 标 准 贯 入 测 试 结 果 对 比 Table 1 Comparison between DPT and SPT values of several boreholes in Test Zone A before and after HEDC 土 层 分 类 测 试 深 度 /m 修 正 击 数 N/ 击 地 基 承 载 力 特 征 值 f ak /kpa 夯 前 夯 后 夯 前 夯 后 夯 前 夯 后 增 幅 /% 素 填 土 1 0~10.8 0~ 素 填 土 ~ ~ 粉 细 砂 13.0~ 粉 质 黏 土 13.8~ ~ 强 风 化 板 岩 14.8~ ~ 素 填 土 1 0~7.4 0~ 素 填 土 2 7.4~ ~ 粉 细 砂 10.5~ 粉 质 黏 土 11.7~ ~ 强 风 化 板 岩 12.8~ ~ 素 填 土 1 0~6.2 0~ 素 填 土 2 6.2~ ~ 粉 细 砂 10.8~ 粉 质 黏 土 12.5~ ~ 强 风 化 板 岩 13.1~ ~ 素 填 土 1 0~8.1 0~ 素 填 土 2 8.1~ ~ 粉 细 砂 10.4~ 粉 质 黏 土 11.4~ ~ 强 风 化 板 岩 12.1~ ~ 素 填 土 1 0~7.4 0~ 素 填 土 2 7.4~ ~ 粉 细 砂 9.4~ 粉 质 黏 土 10.5~ ~ 强 风 化 板 岩 11.6~ ~ 注 :1 修 正 击 数 N( 击 ) 为 重 型 动 力 触 探 试 验 锤 击 数 N 63.5 ;2 粉 质 黏 土 与 粉 细 砂 的 地 基 承 载 力 特 征 值 由 标 准 贯 入 试 验 (SPT) 锤 [6] 击 数 N, 依 据 辽 宁 省 地 方 规 范 获 得, 以 下 表 2,3 同 ;3 粉 细 砂 地 基 承 载 力 特 征 值 增 幅 源 于 大 面 积 施 工 区 域 调 查 结 果, 强 夯 后 粉 细 砂 层 的 地 基 承 载 力 特 征 值 由 140 kpa 增 至 170 kpa;4 地 基 承 载 力 特 征 值 增 幅 值 为 负 数 表 示 强 夯 后 地 基 承 载 力 特 征 值 下 降

4 1032 岩 土 工 程 学 报 2010 年 表 2 试 验 区 B 夯 前 与 夯 后 各 孔 不 同 土 层 动 力 触 探 与 标 准 贯 入 测 试 结 果 对 比 Table 2 Comparison between DPT and SPT values of several boreholes in Test Zone B before and after HEDC 测 试 点 号 B1 (12000 kn m 群 夯, 第 一 遍 夯 点 ) B2 (12000 kn m 群 夯, 三 遍 夯 夯 间 ) B3 (12000 kn m 群 夯, 第 二 遍 夯 点 ) 土 层 分 类 测 试 深 度 /m 修 正 击 数 N/ 击 地 基 承 载 力 特 征 值 f ak /kpa 夯 前 夯 后 夯 前 夯 后 夯 前 夯 后 增 幅 /% 素 填 土 1 0~9.2 0~ 素 填 土 2 9.2~ ~ 粉 细 砂 10.8~ 粉 质 黏 土 12.3~ ~ 强 风 化 板 岩 13.0~ ~ 素 填 土 1 0~10.7 0~ 素 填 土 ~ ~ 粉 细 砂 12.8~ 粉 质 黏 土 13.5~ ~ 强 风 化 板 岩 14.0~ ~ 素 填 土 1 0~7.40 0~ 素 填 土 ~ ~ 粉 细 砂 12.80~ 粉 质 黏 土 14.1~ ~ 强 风 化 板 岩 14.70~ ~ 注 :1 修 正 击 数 N( 击 ) 为 重 型 动 力 触 探 试 验 锤 击 数 N 63.5 ;2 粉 细 砂 地 基 承 载 力 特 征 值 增 幅 源 于 大 面 积 施 工 区 域 调 查 结 果 得 出, 强 夯 后 粉 细 砂 层 的 地 基 承 载 力 特 征 值 由 140 kpa 增 至 170 kpa [5] 表 3 试 验 区 C 夯 前 与 夯 后 各 孔 不 同 土 层 动 力 触 探 与 标 准 贯 入 测 试 结 果 对 比 Table 3 Comparison between DPT and SPT values of several boreholes in Test Zone C before and after HEDC 测 试 点 号 土 层 分 类 测 试 深 度 /m 修 正 击 数 N/ 击 地 基 承 载 力 特 征 值 f ak /kpa 夯 前 夯 后 夯 前 夯 后 夯 前 夯 后 增 幅 /% 素 填 土 0~ ~ C2 ( 夯 间 点 ) 粉 细 砂 8.6~ ~ 粉 质 黏 土 10.9~ ~ 碎 砾 石 12.7~ ~ ~ 素 填 土 0~ ~ C3 (15000 kn m 夯 点 ) 粉 细 砂 8.3~ ~ 粉 质 黏 土 10.2~ ~ 碎 砾 石 11.8~ ~ ~ 注 : 粉 质 黏 土 含 少 量 砂 和 砾, 其 夯 后 地 基 承 载 力 特 征 值 由 现 场 标 准 贯 入 试 验 并 且 参 考 强 夯 结 束 3 个 月 后 钻 孔 取 样 室 内 土 工 试 验 结 [5] 果 综 合 给 出 120 kpa 提 高 至 174 kpa, 提 高 幅 度 为 45%;A5 号 孔 ( 能 级 为 6000 kn m) 地 基 承 载 力 特 征 值 由 160 kpa 提 高 至 186 kpa, 提 高 幅 度 为 16%; 能 级 同 为 6000 kn m 的 A3 号 孔 地 基 承 载 力 特 征 值 提 高 幅 度 为 5%, 而 A4 号 孔 地 基 承 载 力 特 征 值 略 有 下 降, 主 要 是 由 于 该 区 强 夯 前 车 辆 通 行 压 实 形 成 上 覆 硬 壳 层, 夯 后 硬 壳 层 遭 受 破 坏 承 载 力 退 化 所 致 素 填 土 2 层 ( 平 均 3.5~13 m 深 度 范 围 内 ),A1 号 孔 的 地 基 承 载 力 特 征 值 由 120 kpa 提 高 至 296 kpa, 提 高 幅 度 达 147%;A2 号 孔 地 基 承 载 力 特 征 值 由 160kPa 提 高 至 284 kpa, 提 高 幅 度 为 78%;A5 号 孔 地 基 承 载 力 由 160 kpa 提 高 至 280 kpa, 提 高 幅 度 为 75%; 能 级 同 为 6000 kn m 的 其 它 两 个 孔 (A3 A4 号 孔 ) 地 基 承 载 力 提 高 幅 度 为 10%~20% 对 比 分 析 表 明,

5 第 7 期 年 廷 凯, 等. 沿 海 碎 石 回 填 地 基 上 高 能 级 强 夯 系 列 试 验 对 比 研 究 1033 单 点 夯 夯 击 能 越 高, 其 地 基 承 载 力 特 征 值 提 高 幅 度 越 大 ; 表 层 地 基 承 载 力 特 征 值 提 高 幅 度 小 于 深 层, 主 要 是 由 于 强 夯 工 艺 所 致 就 相 同 能 级 (6000 kn m) 不 同 压 强 夯 锤 34 kpa (18 t) 50 kpa(25 t) 和 90 kpa(46 t)( 对 应 A3~ A5 号 夯 点 ) 的 单 点 夯 中, 采 用 90 kpa(46 t) 夯 锤 处 理 后 ( A5 号 夯 点 ) 地 基 承 载 力 特 征 值 在 素 填 土 1 层 ( 地 表 以 下 3.5 m 范 围 内 ) 由 160 kpa 提 高 至 186 kpa, 提 高 幅 度 为 16%, 素 填 土 2 层 地 基 承 载 力 特 征 值 由 160 kpa 提 高 至 280 kpa, 提 高 幅 度 为 75%; 采 用 34 kpa (18 t) 夯 锤 处 理 后 (A3 号 夯 点 ) 地 基 承 载 力 特 征 值 在 素 填 土 1 层 ( 地 表 以 下 3.5 m 范 围 内 ) 由 160 kpa 提 高 至 168 kpa, 提 高 幅 度 为 5%, 素 填 土 2 层 地 基 承 载 力 特 征 值 由 240 kpa 提 高 至 292 kpa, 提 高 幅 度 为 22%; 采 用 50 kpa(25 t) 夯 锤 处 理 后 (A4 号 夯 点 ) 地 基 承 载 力 特 征 值 在 素 填 土 1 层 ( 地 表 以 下 3.5m 范 围 内 ) 由 200 kpa 降 低 至 162 kpa, 素 填 土 2 层 地 基 承 载 力 特 征 值 由 240 kpa 提 高 至 263 kpa, 提 高 幅 度 为 10%; 考 虑 到 A3 号 与 A4 号 夯 点 所 在 位 置 处 受 地 面 车 辆 压 实 影 响, 获 得 的 结 果 存 在 一 定 误 差 故 认 为, 对 于 相 同 能 级 (6000 kn m) 不 同 压 强 夯 锤 34 kpa(18 t) 50 kpa (25 t) 和 90 kpa(46 t) 单 点 夯 地 基 处 理 中,90 kpa (46 t) 夯 锤 效 果 最 好,50 Pa(25 t) 次 之,34 Pa(18 t) 最 差 对 比 分 析 表 2 的 kn m 群 夯 中 夯 前 与 夯 后 各 层 土 地 基 承 载 力 特 征 值 结 果, 可 以 发 现 : 就 群 夯 各 孔 而 言, 素 填 土 1 层 ( 地 面 以 下 10 m 深 度 范 围 内 ),B1 号 孔 ( 第 一 遍 夯 点 ) 地 基 承 载 力 特 征 值 由 120 kpa 提 高 至 441 kpa, 提 高 幅 度 达 268%;B3 号 孔 ( 第 二 遍 夯 点 ) 地 基 承 载 力 特 征 值 由 120 kpa 提 高 至 320 kpa, 提 高 幅 度 为 167%;B2 号 孔 (3 遍 夯 夯 间 ) 地 基 承 载 力 特 征 值 由 120 kpa 提 高 至 287 kpa, 提 高 幅 度 为 139% 素 填 土 2 层 ( 地 面 以 下 10~13 m 深 度 范 围 内 ), 地 基 承 载 力 特 征 值 由 200 kpa 提 高 至 203 kpa, 提 高 幅 度 为 2%;B2 号 孔 (3 遍 夯 夯 间 ) B3 号 孔 ( 第 二 遍 夯 点 ) 地 基 承 载 力 特 征 值 由 120 kpa 提 高 至 198 kpa, 提 高 幅 度 为 65%; 而 B1 号 孔 ( 第 一 遍 夯 点 ) 地 基 承 载 力 提 高 不 明 显 对 比 分 析 表 明, 在 群 夯 处 理 区 的 中 上 部, 第 一 遍 夯 点 处 地 基 承 载 力 特 征 值 提 高 幅 度 最 大, 第 二 遍 夯 点 处 次 之, 第 三 遍 夯 的 夯 间 最 差 ; 在 群 夯 处 理 区 的 下 部, 第 二 遍 夯 点 处 第 三 遍 夯 的 夯 间 处 地 基 承 载 力 特 征 值 提 高 幅 度 较 大, 而 第 一 遍 夯 点 处 提 高 不 明 显 分 析 原 因 是 : 第 一 遍 夯 击 后 在 地 基 中 已 形 成 多 个 柱 状 或 椭 球 状 夯 实 体 ; 第 二 三 遍 强 夯 时, 由 于 受 到 侧 向 夯 实 体 的 约 束, 夯 击 能 大 多 向 深 部 传 递, 故 加 固 深 度 较 大 对 比 分 析 表 3 的 kn m 群 夯 中 强 夯 前 与 强 夯 后 各 层 土 的 地 基 承 载 力 特 征 值 f ak 结 果, 可 以 发 现 : 由 表 3 位 于 夯 点 的 C3 孔 夯 前 与 夯 后 动 力 触 探 测 试 结 果 分 析 可 见, 强 夯 后 厚 层 素 填 土 的 地 基 承 载 力 特 征 值 提 高 近 3 倍, 粉 质 黏 土 提 高 50%, 粉 细 砂 与 碎 砾 石 也 均 有 20% 以 上 增 幅 ; 位 于 夯 间 的 C2 孔 其 地 基 承 载 力 也 有 明 显 提 高, 但 幅 度 稍 小 此 外, 通 过 对 夯 前 C1 孔 与 夯 后 C4 孔 土 工 试 验 结 果 的 对 比 分 析 [5], 夯 后 粉 质 黏 土 的 孔 隙 比 液 性 指 数 压 缩 系 数 均 有 明 显 改 善, 其 对 应 300~400 kpa 压 力 时 的 压 缩 模 量 提 高 了 86% 可 见 强 夯 后 各 土 层 的 地 基 承 载 力 提 高 显 著 4 单 点 夯 与 群 夯 对 比 分 析 通 过 对 各 试 验 区 结 果 的 深 入 分 析, 可 以 发 现 : (1) 由 单 点 夯 5 个 测 点 与 群 夯 6 个 测 点 比 较, 群 夯 的 地 基 承 载 力 特 征 值 显 著 高 于 单 点 夯 ; 但 单 点 夯 的 有 效 加 固 深 度 大 于 群 夯, 如 本 实 例 单 点 夯 中,6000 kn m 的 有 效 加 固 深 度 为 11 m,10000 kn m 与 kn m 的 有 效 加 固 深 度 可 达 13 m; 而 群 夯 中,12000 kn m 的 有 效 加 固 深 度 为 10 m 左 右,15000 kn m 仅 为 11.5 m, 相 当 于 梅 纳 公 式 ( D = α MH ) 的 修 正 系 数 α =0.29~0.30 (2) 由 单 点 夯 各 点 比 较, 夯 击 能 越 高, 其 强 夯 效 果 越 好, 但 浅 层 地 基 承 载 力 特 征 值 提 高 幅 度 远 小 于 深 层 ; 对 于 相 同 能 级 (6000 kn m) 不 同 压 强 夯 锤 34 kpa (18 t) 50 kpa(25 t) 和 90 kpa(46 t) 单 点 夯 地 基 处 理 中,90 kpa(46 t) 效 果 最 好,34 kpa(18 t) 次 之, 而 50 kpa(25 t) 效 果 较 差, 推 测 为 夯 前 车 辆 压 实 所 致 (3) 小 范 围 群 夯 (12000 kn m) 处 理 区 中 上 部, 第 一 遍 夯 点 处 地 基 承 载 力 特 征 值 提 高 幅 度 最 大, 第 二 遍 夯 点 处 次 之, 第 三 遍 夯 的 夯 间 最 差 ; 在 下 部, 第 二 遍 夯 点 处 第 三 遍 夯 的 夯 间 处 地 基 承 载 力 特 征 值 提 高 幅 度 最 大, 而 第 一 遍 夯 点 处 最 差 ; 大 范 围 群 夯 (15000 kn m) 处 理 区 中 上 部 ( 素 填 土 ), 夯 点 处 地 基 承 载 力 远 高 于 夯 间 点 ; 但 在 深 部, 夯 点 与 夯 间 点 地 基 承 载 力 特 征 值 相 差 较 小 (4) 单 点 夯 与 小 范 围 强 夯 处 理 后 各 测 试 孔 中 未 发 现 粉 细 砂 层, 推 测 厚 度 约 0.5~1.5 m 的 粉 细 砂 层 在 强 夯 作 用 下 已 侧 向 挤 出 由 于 试 验 区 强 夯 采 用 单 点 夯 及 小 范 围 群 夯, 类 似 无 侧 限 情 况, 故 产 生 薄 层 的 粉 细 砂 侧 向 挤 出 现 象 ; 根 据 大 面 积 施 工 区 调 查 结 果, 强 夯 后 粉 细 砂 层 的 地 基 承 载 力 特 征 值 可 由 140 kpa 增 至 170 kpa

6 1034 岩 土 工 程 学 报 2010 年 (5) 单 点 夯 及 小 范 围 群 夯 区, 类 似 无 侧 限 情 况, 在 强 夯 作 用 下 粉 质 黏 土 层 发 生 部 分 侧 向 挤 出, 相 应 厚 度 变 薄, 故 在 钻 孔 时 未 能 提 取 出 足 尺 原 状 黏 土 样 ; 根 据 各 测 试 孔 标 准 贯 入 试 验 结 果 分 析, 夯 后 A2,A4, A5,B1 与 B2 号 孔 该 层 土 的 地 基 承 载 力 特 征 值 提 高 10%~15% 以 上 5 结 语 通 过 对 一 典 型 沿 海 下 卧 软 弱 夹 层 高 地 下 水 位 的 碎 石 回 填 地 基 开 展 的 高 能 级 强 夯 系 列 试 验, 初 步 揭 示 了 该 条 件 下 高 能 级 单 点 夯 群 夯 的 作 用 机 理 与 差 异, 获 得 了 高 能 级 群 夯 的 有 效 加 固 深 度 及 梅 纳 公 式 修 正 系 数 的 合 理 取 值, 对 类 似 地 区 的 工 程 实 践 具 有 一 定 的 指 导 意 义 参 考 文 献 : [1] 水 伟 厚, 王 铁 宏, 王 亚 凌. 碎 石 回 填 地 基 上 kn m 高 能 级 强 夯 标 准 贯 入 试 验 [J]. 岩 土 工 程 学 报, 2006, 28(10): (SHUI Wei-hou, WANG Tie-hong, WANG Ya-ling. SPT for dynamic compaction with kn m high energy on foundation backfilled with crushed stone[j]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2006, 28(10): (in Chinese)) [2] 王 铁 宏, 水 伟 厚, 王 亚 凌, 等 kn m 高 能 级 强 夯 地 面 变 形 与 孔 压 试 验 研 究 [J]. 岩 土 工 程 学 报, 2005, 27(7): (WANG Tie-hong, SHUI Wei-hou, WANG Ya-ling, et al. Experimental research on the ground deformation and pore water pressure during kn m high energy level dynamic compaction[j]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2005, 27(7): (in Chinese)) [3] 高 广 运, 水 伟 厚, 王 亚 凌, 等. 高 能 级 强 夯 在 大 型 石 化 工 程 中 的 应 用 [J]. 岩 土 力 学, 2004, 25(8): (GAO Guang-yun, SHUI Wei-hou, WANG Ya-ling, et al. Application of high energy level dynamic compaction to high-capacity oil tank foundation[j]. Rock and Soil Mechanics, 2004, 25(8): (in Chinese)) [4] JGJ 建 筑 地 基 处 理 技 术 规 范 [S] (JGJ Technical code for ground treatment of building[s] (in Chinese)) [5] 年 廷 凯, 李 鸿 江, 杨 庆, 等. 不 同 土 质 条 件 下 高 能 级 强 夯 加 固 效 果 测 试 与 对 比 分 析 [J]. 岩 土 工 程 学 报, 2009, 31(1): (NIAN Ting-kai, LI Hong-jiang, YANG Qing, et al. Research on improvement effect of high energy dynamic compaction (HEDC) under several complicated geological conditions[j]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2009, 31(1): (in Chinese)) [6] DB21/ 建 筑 地 基 基 础 技 术 规 范 [S] (DB21/ Technical code for building foundation[s] (in Chinese)) 关 于 申 请 2010 年 度 茅 以 升 科 学 技 术 奖 土 力 学 及 岩 土 工 程 大 奖 的 通 知 为 奖 励 在 我 国 土 力 学 及 岩 土 工 程 学 科 做 出 贡 献 的 科 技 工 作 者, 促 进 我 国 土 力 学 及 岩 土 工 程 科 学 和 技 术 的 进 步 及 人 才 的 成 长, 中 国 科 学 技 术 发 展 基 金 会 茅 以 升 科 技 教 育 基 金 委 员 会 设 立 了 茅 以 升 科 学 技 术 奖 土 力 学 及 岩 土 工 程 大 奖 和 茅 以 升 科 学 技 术 奖 土 力 学 及 岩 土 工 程 青 年 奖 此 两 项 奖 每 两 年 评 选 一 次 2010 年 度 土 力 学 及 岩 土 工 程 大 奖 和 青 年 奖 分 别 评 选 获 奖 人 1~3 名 获 奖 者 由 中 国 科 学 技 术 发 展 基 金 会 茅 以 升 科 技 教 育 基 金 委 员 会 颁 发 奖 牌 证 书 和 奖 金 根 据 茅 以 升 科 学 技 术 奖 土 力 学 及 岩 土 工 程 大 奖 奖 励 条 例 ( 简 称 条 例 ), 凡 具 备 条 例 中 所 列 条 件 者, 可 申 请 本 奖, 青 年 奖 候 选 人 在 2010 年 10 月 31 日 前 未 满 45 岁 本 奖 的 评 审 工 作 是 在 茅 以 升 科 技 教 育 基 金 委 员 会 的 领 导 下, 根 据 茅 以 升 科 学 技 术 奖 土 力 学 及 岩 土 工 程 大 奖 评 审 细 则 开 展 评 审 工 作 由 中 国 土 木 工 程 学 会 设 立 的 茅 以 升 土 力 学 及 岩 土 工 程 大 奖 评 审 委 员 会 负 责 评 审 委 员 会 的 日 常 工 作 委 托 中 国 土 木 工 程 学 会 土 力 学 及 岩 土 工 程 分 会 负 责 办 理 欢 迎 在 土 力 学 及 岩 土 工 程 方 面 的 科 研 设 计 和 施 工 建 设 中 取 得 重 大 成 果 和 做 出 突 出 贡 献 的 优 秀 科 技 工 作 者 积 极 申 请 申 请 者 本 人 应 提 交 的 申 请 材 料, 包 括 :1 中 国 土 木 工 程 学 会 土 力 学 及 岩 土 工 程 分 会 理 事 提 供 的 推 荐 意 见, 或 者 申 请 人 所 在 司 ( 局 ) 一 级 单 位 推 荐 信 ;2800 字 简 历 ( 姓 名 性 别 年 龄 学 历 工 作 经 历, 身 份 证 号 和 手 机 号 等 );3 在 土 力 学 及 岩 土 工 程 领 域 的 突 出 业 绩 以 及 相 关 的 证 明 材 料 或 者 代 表 性 论 著 申 请 材 料 1 式 6 份, 于 2010 年 10 月 31 日 以 前 送 至 :(100084) 北 京 市 海 淀 区 清 华 大 学 新 水 利 馆 中 国 土 木 工 程 学 会 土 力 学 及 岩 土 工 程 分 会 秘 书 处 ;Tel: ;Fax: ; [email protected] ( 中 国 土 木 工 程 学 会 土 力 学 及 岩 土 工 程 分 会 供 稿 )