不同能級強夯法處理濕陷性黃土效果對比分析

潘平

（貴州路橋集團有限公司，貴州 貴陽 550001）

不同能級強夯法處理濕陷性黃土效果對比分析

潘平

（貴州路橋集團有限公司，貴州 貴陽 550001）

強夯法能夠?qū)κ菪渣S土進行有效地壓實加固，通過夯擊能使黃土達到固結(jié)沉降，有效地改善并消除濕陷性，處理效果良好。通過對比2 000 kN·m、4 000 kN·m能級強夯法，得到對應(yīng)能級的有效處理深度分別為4 m、7 m。根據(jù)強夯試驗前的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗數(shù)據(jù)，可以推斷2 000 kN·m能級強夯實驗區(qū)的黃土可壓縮性高于4 000 kN·m處，因此推斷該場區(qū)平面上的黃土分布差異性較大。利用相關(guān)性分析軟件SPSS，分析4 000 kN·m能級強夯法對黃土的影響程度與埋深H之間的關(guān)系，得到二者之間的Pearson相關(guān)性系數(shù)為-0.908，顯著性系數(shù)為0.028，說明二者之間具有顯著的相關(guān)性。

濕陷性黃土；強夯法；夯擊能；標(biāo)貫試驗

0 引言

我國黃土分布面積約64萬km2。其中具有濕陷性的約27萬km2失陷性黃土具有極高的可壓縮性受到荷載作用時會產(chǎn)生極大的沉降量[1,2]。因此在失陷性黃土地基上進行工程建設(shè)時，必須先對黃土地基進行地基處理，提高固結(jié)程度，減小黃土的可壓縮性，降低其沉降量，提高地基承載力。強夯法作為一種有效的動力固結(jié)法，通過夯錘產(chǎn)生的夯擊能破壞土體中的孔隙通道，促進地基土體顆粒壓密能夠緊密地壓實土體，提高地基承載力降低壓縮性。強夯法處理失陷性黃土已經(jīng)被證實是一種高效而且經(jīng)濟的處理方法[3-5]。通過對比2 000 kN·m和4 000 kN·m夯擊能的強夯試驗，結(jié)合夯擊前后的標(biāo)貫試驗數(shù)據(jù)變化，分析不同夯擊能的處理深度；通過相關(guān)性分析軟件SPSS，分析黃土埋深H和黃土強夯處理后標(biāo)貫擊數(shù)增加率Δ之間的關(guān)系。分析埋深H對于強夯法處理效果影響。

1 場區(qū)地質(zhì)條件以及強夯法處理布局

試驗場地位于某黃土地區(qū)地形平坦根據(jù)地質(zhì)資料場區(qū)地下水埋深在26 m以上。該場區(qū)的濕陷性黃土最大埋深為15 m平均深度為10 m濕陷性程度由上向下逐漸降低。失陷性等級為Ⅱ級，濕陷類型為自重濕陷性黃土。本場地分為2個區(qū)域進行地基處理，采用的強夯法能級分別為2 000 kN·m、 4 000 kN·m。2 000 kN·m區(qū)域面積為10 m×10 m，夯點間距為2.0 m，間隔跳打，分2遍進行，第1遍能級為2 000 kN·m點夯，第2遍為1 000 kN·m能級滿夯，每遍每夯點夯擊1擊，夯印搭接1/4；4 000 kN·m區(qū)域的面積為10 m×10 m，2遍成夯工藝，第1遍能級為4 000 kN·m點夯，夯點間距4 m，間隔跳打；第2遍為2 000 kN·m能級的加固夯，夯印搭接1/4。采用正方形布點，夯擊數(shù)及夯擊遍數(shù)根據(jù)單點最后兩擊夯坑下沉量小于5 cm的原則。第一遍夯擊的單擊累積沉降量見表1。

表1 第一遍夯擊的累積沉降量

由沉降量監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以確定2 000 kN·m單點夯擊9擊和10擊，沉降量分別為3 cm，小于5 cm，第一遍強夯平均夯坑夯沉量為0.91 m；4 000 kN·m單點夯擊10擊和11擊沉降量分別為3 cm和2 cm，小于5 cm，4 000 kN·m第一遍強夯平均夯坑夯沉量為1.96 m。

2 強夯前后標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗對比

通過標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗，對比強夯前后的黃土密實度，分析不同能級強夯法處理失陷性黃土的效果。標(biāo)貫數(shù)據(jù)見表2。根據(jù)強夯法處理之前的標(biāo)貫數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，2 000 kN·m能級試驗點處的上部0～2 m內(nèi)，黃土的標(biāo)貫擊數(shù)明顯小于下部，可以認(rèn)為0～2 m埋深黃土的可壓縮性，明顯高于下部；4 000 kN·m黃土可壓縮性較為一致，差異性較小。再對比兩處試驗點強夯處理之前的標(biāo)貫數(shù)據(jù)可以看出，2 000 kN·m能級試驗點處的標(biāo)貫擊數(shù)明顯小于相同深度的4 000 kN·m能級試驗點的黃土，表明兩處的黃土可壓縮性明顯不同，2 000 kN·m能級試驗處的黃土可壓縮性高于4 000 kN·m能接觸。根據(jù)兩場區(qū)強夯處理前后的標(biāo)貫數(shù)據(jù)對比可以判定：2 000 kN·m、4 000 kN·m試驗區(qū)的加固深度為4 m、7 m。

表2 不同能級強夯法處理前后的標(biāo)貫擊數(shù)對比

計算強夯后標(biāo)貫擊數(shù)的增量Δ=（N-N）/N，通過Δ可以定量地表征強夯法對黃土的影響程度，再作出Δ—H關(guān)系曲線，見圖1。

圖1 不同能級強夯法對黃土壓縮性的影響曲線

隨著黃土的埋深H增加，兩種能級的強夯法對黃土的影響效果Δ1、Δ2都是逐漸降低。而2 000 kN·m能級的強夯法隨著深度H增加，影響程度急劇下降，受深度H的影響程度明顯大于4 000 kN·m能級試驗點處。主要由于2 000 kN·m試驗點處的黃土上、下層的性質(zhì)差異較大。上部可壓縮性強，下部可壓縮性弱，導(dǎo)致強夯后上部的密實度增量大。從而顯示出密實度上部增量大，下部增量小，Δ1受H影響程度高；而4 000 kN·m試驗點處黃土上、下層的性質(zhì)差異相對較小，可壓縮性較為一致，更加實際地反映出Δ—H之間的變化關(guān)系。

綜合可以看出，受場區(qū)黃土分布的差異性影響，不能對比分析不同能級下的強夯法對于黃土的影響情況。4 000 kN·m能級試驗點處的黃土差異性較小，試驗結(jié)果可以用來分析Δ—H之間的變化關(guān)系。

3 基于SPPS軟件的相關(guān)性分析

可以根據(jù)相關(guān)性分析軟件SPSS，來定量地分析黃土埋深H，對于強夯法影響效果Δ的關(guān)系。考慮到2 000 kN·m試驗點處上下層差異性較大，影響分析結(jié)果。所以選取更具有代表性的4 000 kN·m試驗點處的標(biāo)貫數(shù)據(jù)進行定量的相關(guān)性程度分析，見表3。

表3 4 000 kN·m能級下δ2與H的Pearson相關(guān)性分析

根據(jù)SPSS軟件進行相關(guān)性分析，強夯法對黃土的影響程度Δ與埋深H的相關(guān)性為-0.908其絕對值與數(shù)值1的距離十分接近，表明二者具有很高的相關(guān)性。同時其顯著性為0.028，意味著該結(jié)論出現(xiàn)錯誤的可能性為2.8%，意味著二者具有顯著相關(guān)性。

4 結(jié) 論

根據(jù)強夯前的標(biāo)貫試驗數(shù)據(jù)，場區(qū)內(nèi)2 000 kN·m試驗點處上部黃土的可壓縮性高于下部，整體的黃土可壓縮性隨著埋深增加而降低。

該失陷性黃土場區(qū)的失陷性差異較大，根據(jù)試驗點選區(qū)不同可壓縮性不一樣。2 000 kN·m能級試驗點處的黃土夯實處理效果好于4000kN·m處。

第一遍2 000 kN·m能級強夯法的累計沉降量為0.91 m；4 000 kN·m能級強夯法的累積沉降量為1.96 m，大約為2 000 kN·m能級累積沉降量的2倍。

根據(jù)夯擊后的標(biāo)貫試驗數(shù)據(jù)2000kN·m能級的處理深度大約為4 m；4 000 kN·m能級的處理深度大約為7 m。考慮到4 000 kN·m試驗地處的黃土的可壓縮性一致，利用相關(guān)性分析軟件SPSS，對4 000 kN·m能級強夯法處理結(jié)果進行分析可知：隨著黃土埋深H增加，對于黃土的影響程度Δ2逐漸降低。二者相關(guān)性系數(shù)為-0.908，其絕對值接近1.0，表明二者呈負(fù)相關(guān)；顯著性系數(shù)為0.028，表明相關(guān)性結(jié)果出現(xiàn)錯誤的概率為2.8%。

[1]王建東.重錘強夯法在濕陷性黃土路基地基處理工程中的應(yīng)用[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化,2005,137(1):102-104.

[2]劉宇峰,陳開圣.強夯法在濕陷性黃土地基處理中的應(yīng)用[J].山西建筑,2005,31(1):71-72.

[3]喬蘭,丁余慧,于德水.強夯法處理路基的加固效果[J].北京科技大學(xué)學(xué)報,2005,27(6):659-661.

[4]呂秀杰,龔曉南,李建國.強夯法施工參數(shù)的分析研究[J].巖土力學(xué),2006,27(9):1628-1632.

[5]于德水.強夯法處理濕陷性黃土路基的試驗研究及數(shù)值模擬[D].北京:北京科技大學(xué),2005.

TU 447

A

1009-7716（2016）12-0111-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.12.032

2016-09-12

潘平（1976-)，男，貴州遵義人，高級工程師，總經(jīng)理，從事公路工程施工、試驗檢測和科研工作。