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强夯法动力固结的技术原理主要包括以下几个方面:
动力固结:当强夯法应用于处理细颗粒饱和黏土时,其加固机理则是动力固结理论。强夯时,巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波,破坏土体的原有结构,使土体局部发生液化并产生许多裂隙,增大了排水通道,使孔隙水顺利逸出,待超孔隙水压力消散后,土体固结。由于软土的触变性,强度得到恢复。
动力密实:采用强夯法加固多孔隙、粗颗粒、非饱和黏土是基于动力密实的机理,即冲击型动力荷载,使土体中的孔隙减小,土体变得密实,从而提高地基土强度。非饱和土的夯实过程,就是土中的气相(空气)被挤出的过程,其夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移引起。
夯击能量转化:强夯法处理地基时,夯锤自由下落过程是势能转换为动能的过程,即随着夯锤下落,势能越来越小,动能越来越大。夯锤夯击地面时,这部分动能除一部分以声波形式向四周传播,一部分由于夯锤和土体摩擦而变成热能外,其余的大部分冲击动能则使土体产生自由振动,使地基密实。
土体液化与排水固结密实:饱和无黏性土中往往含有一定量的微气泡,当土体受到冲击荷载后,气体受到压缩作用,导致孔隙水压力增大,土体部分结合水变成自由水,土体发生液化,土骨架同时产生明显的弹塑性变形甚至土结构破坏。单次夯击完成后,气体膨胀,孔隙水压力沿夯坑周围裂隙及毛细管排出,土体发生固结沉降,有效应力逐渐增加,地基土强度逐渐提高。
触变恢复并伴随固结压密:包括部分自由水变成薄膜水,土的强度继续提高。这一过程是在强夯终止后很长时间才能达到,可长达几个月以上。