一種夯點土體加固狀態(tài)振動實時監(jiān)控方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種夯點土體加固狀態(tài)振動實時監(jiān)控方法，分為試夯和施工兩個階段。試夯階段：選擇試夯夯點；布置測線、監(jiān)測點；布置拾振器、采集記錄裝置；觀測監(jiān)測點強夯振動；反演夯點土體振動、獲得夯點土體振動特征參數(shù)；對夯點土體取土試驗、獲得夯點土體加固狀態(tài)參數(shù)、建立夯點土體振動特征參數(shù)與夯點土體加固狀態(tài)參數(shù)之間的定量關(guān)系；建立夯點土體強夯加固狀態(tài)振動監(jiān)控判據(jù)。施工階段：布置強夯振動監(jiān)測系統(tǒng)；監(jiān)測強夯振動、反演夯點土體振動；根據(jù)夯點土體強夯加固狀態(tài)振動監(jiān)控判據(jù)判斷夯點土體加固狀態(tài)。本發(fā)明提供了一種夯點土體加固狀態(tài)振動實時監(jiān)控方法，可以提高夯點土體加固狀態(tài)監(jiān)控的效率及精度、降低施工成本。
【專利說明】一種夯點土體加固狀態(tài)振動實時監(jiān)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地基加固領(lǐng)域，尤其涉及一種夯點土體加固狀態(tài)振動實時監(jiān)控方法。【背景技術(shù)】
[0002]強夯加固，英文稱為Dynamic consolidation,即動力固結(jié),最早由法國工程師梅納于1969年首創(chuàng)，1975年通過文獻進行了詳細介紹。強夯地基加固時將8~30t(約80~300kN)的夯錘起吊到6~40m的空中，然后令夯錘自由下落沖擊地面，在土體中產(chǎn)生巨大的應(yīng)力波，使土體結(jié)構(gòu)重組夯實，從而達到提高地基承載力、減小地基壓縮變形的作用。
[0003]強夯法施工簡單易行，加固效果好，節(jié)約材料，適用范圍廣，費用較低，除了強夯時的振動可能對場地周邊環(huán)境產(chǎn)生影響外，該工法幾乎沒有任何污染，因而很快在全世界得到了推廣應(yīng)用。
[0004]地基強夯加固質(zhì)量的評價標準主要采用壓實度標準和濕陷性標準。土體的壓實度λ。等于夯實后的土體干密度(實際干密度)Pd與土體最大干密度Pdmax的比值，常用百分數(shù)表示，采用小數(shù)表亍時，壓實度也稱為壓實系數(shù)。壓實度的定義式為:
[0005]
【權(quán)利要求】
1.一種夯點土體加固狀態(tài)振動實時監(jiān)控方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟Si，選擇可以反映場地土體特征的代表性試夯夯點； 步驟S2，根據(jù)土體性質(zhì)的空間變化，在離開夯點一定距離之外的場地上布置測線，按照一定的間隔、夯檢距，沿測線布置監(jiān)測點； 步驟S3，在所述監(jiān)測點上布置拾振器，所述拾振器配套裝有采集記錄裝置，所述采集記錄裝置，用于對所述監(jiān)測點強夯振動進行采集、存儲及現(xiàn)場初步分析； 步驟S4,按地基強夯加固施工方案既定的夯擊能及夯擊次數(shù)，對所選擇的所述試夯夯點進行夯擊，通過所述采集記錄裝置對各個監(jiān)測點強夯振動進行現(xiàn)場觀測，并依據(jù)強夯振動波形特征，剔除干擾記錄； 步驟S5，利用現(xiàn)場監(jiān)測點強夯振動觀測記錄，由監(jiān)測點強夯振動反演夯點土體振動，獲得不同夯擊能、不同夯次對應(yīng)的夯點土體振動特征參數(shù)； 步驟S6，對每一次夯擊后的夯點進行取土試驗，獲得不同夯擊能、不同夯次對應(yīng)的夯點土體加固狀態(tài)參數(shù)，通過與不同夯擊能、不同夯次對應(yīng)的夯點土體振動特征參數(shù)對比，建立夯點土體振動特征參數(shù)與夯點土體加固狀態(tài)參數(shù)之間的定量關(guān)系； 步驟S7，根據(jù)夯點土體振動特征參數(shù)與土體加固狀態(tài)參數(shù)之間的定量關(guān)系，結(jié)合夯點土體加固要求，建立夯點土體強夯加固狀態(tài)振動監(jiān)控判據(jù)； 步驟S8，根據(jù)強夯施工振動監(jiān)測要求，合理布置強夯振動監(jiān)測系統(tǒng)，包括測線、監(jiān)測點、拾振器及采集記錄裝置； 步驟S9，進行強夯施工，監(jiān)測夯點各次夯擊的強夯振動，反演每一次夯擊對應(yīng)的夯點土體振動； 步驟S10，根據(jù)步驟S7所建立的夯點土體強夯加固狀態(tài)振動監(jiān)控判據(jù)，對夯點土體加固狀態(tài)做出判斷，確定強夯施工是否達到夯點土體加固要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種夯點土體加固狀態(tài)振動實時監(jiān)控方法，其特征在于，步驟SI中，所述試夯夯點包括主夯點和次夯點，該試夯夯點按工程設(shè)計方案要求進行布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種夯點土體加固狀態(tài)振動實時監(jiān)控方法，其特征在于，步驟S2中，所述測線布置覆蓋場地土的不同類型；所述監(jiān)測點間隔為5至10米；所述夯檢距大于等于10米；所述監(jiān)測點數(shù)量大于等于10個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種夯點土體加固狀態(tài)振動實時監(jiān)控方法，其特征在于，步驟S4中，所述強夯振動的波形特征為:強夯振動波形的主頻在5Hz~IOHz ;強夯振動的持時在500ms以內(nèi)；強夯振動波形的主要震相為橫波和瑞雷波，各震相具有明顯的質(zhì)點起跳動作以及顯著的振幅峰值，在較近的夯檢距上橫波振幅最大，在較遠的夯檢距上瑞雷波振幅最大，各個震相波形延續(xù)有限個周期，類似脈沖信號的波形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種夯點土體加固狀態(tài)振動實時監(jiān)控方法，其特征在于，所述步驟S5包括以下子步驟: 步驟1，根據(jù)監(jiān)測點記錄的強夯振動時程v(t)，求出監(jiān)測點振動的振幅譜|V(f) I和相位譜 argV (f)； 步驟2，利用多個監(jiān)測點上的強夯振動振幅譜|V(f) I按下式擬合各個頻率分量f對應(yīng)的當量系數(shù)k(f)和衰減指數(shù)β (f):
V(f) I = k(f).r_e (f)；步驟3，利用監(jiān)測點振動的振幅譜|V(f) 1、相位譜argV(f)以及衰減指數(shù)β (f)，按以下公式計算夯點振動的振幅譜|S(f) I和相位譜arg S(f): 夯點振動振幅譜:

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種夯點土體加固狀態(tài)振動實時監(jiān)控方法，其特征在于，步驟S6中，該所述夯點土體加固狀態(tài)參數(shù)為壓實系數(shù)及濕陷性系數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1和6所述的一種夯點土體加固狀態(tài)振動實時監(jiān)控方法，其特征在于，所述定量關(guān)系包括:夯點土體頻域峰值振速與夯點土體壓實系數(shù)、濕陷性系數(shù)之間的定量關(guān)系；夯點土體時域峰值振速與夯點土體壓實系數(shù)、濕陷性系數(shù)之間的定量關(guān)系。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種夯點土體加固狀態(tài)振動實時監(jiān)控方法，其特征在于，所述定量關(guān)系通過回歸方程式表示: 所述夯點土體壓實系數(shù)與夯點土體頻域峰值振速回歸方程式，通過繪制夯點土體壓實系數(shù)與單監(jiān)測點反演夯點土體振動頻域峰值振速、多監(jiān)測點反演夯點土體振動頻域峰值振速平均值之間的關(guān)系曲線，對所述關(guān)系曲線中的數(shù)據(jù)散點圖進行擬合得到； 所述夯點土體濕陷性系數(shù)與夯點土體頻域峰值振速回歸方程式，通過繪制夯點土體濕陷性系數(shù)與單監(jiān)測點反演夯點土體振動頻域峰值振速、多監(jiān)測點反演夯點土體振動頻域峰值振速平均值之間的關(guān)系曲線，對所述關(guān)系曲線中的數(shù)據(jù)散點圖進行擬合得到； 所述夯點土體壓實系數(shù)與夯點土體時域峰值振速回歸方程式，通過繪制夯點土體壓實系數(shù)與單監(jiān)測點反演夯點土體振動時域峰值振速、多監(jiān)測點反演夯點土體振動時域峰值振速平均值之間的關(guān)系曲線，對所述關(guān)系曲線中的數(shù)據(jù)散點圖進行擬合得到； 所述夯點土體濕陷性系數(shù)與夯點土體時域峰值振速回歸方程式，通過繪制夯點土體濕陷性系數(shù)與單監(jiān)測點反演夯點土體振動時域峰值振速、多監(jiān)測點反演夯點土體振動時域峰值振速平均值之間的關(guān)系曲線，對所述關(guān)系曲線中的數(shù)據(jù)散點圖進行擬合得到。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種夯點土體加固狀態(tài)振動實時監(jiān)控方法，其特征在于，步驟S6中所述監(jiān)控判據(jù)為壓實系數(shù)監(jiān)控判據(jù)及濕陷性系數(shù)監(jiān)控判據(jù)；當采用壓實系數(shù)作為監(jiān)控判據(jù)時，應(yīng)選擇在壓實系數(shù)監(jiān)控判據(jù)范圍內(nèi)，使壓實系數(shù)計算值較小的回歸方程式；當采用濕陷性系數(shù)作為監(jiān)控判據(jù)時，應(yīng)選擇在濕陷性系數(shù)監(jiān)控判據(jù)范圍內(nèi)，使?jié)裣菪韵禂?shù)計算值較大的回歸方程式。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種夯點土體加固狀態(tài)振動實時監(jiān)控方法，其特征在于，步驟S8中，所述監(jiān)測點間 隔小于等于10米；所述夯檢距大于等于30米；所述監(jiān)測點數(shù)量大于等于5個。
【文檔編號】E02D3/054GK103510503SQ201310461647
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】孫進忠, 劉治峰, 梁向前, 呂興波, 李高, 靳中磊, 熊峰, 馬建國, 邵安陽, 婁素麗, 肖庭庭, 賈榮剛 申請人:中國地質(zhì)大學（北京）, 河北省水利工程局