预测振点液化半径及三角形振点布置下振点间距的方法专利检索- 水利工程;基础;疏浚专利检索查询-专利查询网

预测振点液化半径及三角形振点布置下振点间距的方法
申请号	CN201710779885.3	申请日	2017-09-01	公开(公告)号	CN107513991A	公开(公告)日	2017-12-26
申请人	苏州市轨道交通集团有限公司; 郑州大学;			发明人	庄群虎; 程远; 李文峰; 刘建国; 胡诗韬; 李明宇; 靳军伟;
摘要	本发明涉及预测振点液化半径及三角形振点布置下振点间距的方法，其中，预测振点液化半径的方法，包括以下步骤：步骤1、测量场地土层最大剪切波速 vsmax；步骤2、利用公式计算振点液化半径r。预测三角形振点布置下振点间距的方法，包括以下步骤：步骤1、测量场地土层最大剪切波速vsmax；步骤2、利用公式计算振点液化半径r；步骤3、由r≈0.6S，得出振点间距S。本发明的有益效果为：测量场地土层最大剪切波速vsmax操作简单，然后通过公式可以轻松准确快速的预测振点液化半径以及三角形振点布置下振点间距，省事省力省钱，通过无数次的实验验证，计算结果与实测结果相比，振点液化半径r基本相当，误差在5％以内。
权利要求	1.预测振点液化半径的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、测量场地土层最大剪切波速vsmax；步骤2、利用公式计算振点液化半径r。 2.预测三角形振点布置下振点间距的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、测量场地土层最大剪切波速vsmax；步骤2、利用公式计算振点液化半径r；步骤3、由r≈0.6S，得出振点间距S。
说明书全文	预测振点液化半径及三角形振点布置下振点间距的方法技术领域 [0001] 本发明涉及岩土工程领域，具体涉及振杆密实法加固可液化地基领域。背景技术 [0002] 振杆密实法作为深层动力密实法的一种，是将特别设计的杆件在固定于其上的振锤作用下以振动方式沉入土中，利用振锤-振杆-土系统共振时的振动放大效应，振动能量实现从振锤、振杆到周围土中的最佳传递以密实周围土体。由于该方法具有无需填料置换土体、工艺简单、施工便捷、工期短、经济实用和效果显著等优点，在国外已得到成功应用，常用来加固填海土地(如港口和机场等)和减轻地震区液化危险。 [0003] 该方法中，振点间距是影响加固效果和工程造价的重要设计参数，目前振点间距的测定往往采用两种方式：第一种是选用不同间距分别进行现场试验，进而确定达到要求密实度的合适间距；第二种是在试验区埋设若干孔压计以探讨振杆加固影响范围，具体为根据距振点不同深度不同径向距离处的孔压计监测数据，由孔压比等于0.6为液化标准得到单点振动加固径向范围，以此得到振点间距。第一种方式往往基于经验，费时费力，缺乏必要的理论依据，第二种方式需耗时耗钱的现场试验，限制了振杆密实法的推广应用。 [0004] 因此，如何根据地基情况快速准确预测振点间距，是亟需解决的问题。发明内容 [0005] 为解决上述技术问题，本发明中预测振点液化半径的方法，包括以下步骤： [0006] 步骤1、测量场地土层最大剪切波速vsmax； [0007] 步骤2、利用公式计算振点液化半径r。 [0008] 预测三角形振点布置下振点间距的方法，包括以下步骤： [0009] 步骤1、测量场地土层最大剪切波速vsmax； [0010] 步骤2、利用公式计算振点液化半径r； [0011] 步骤3、由r≈0.6S，得出振点间距S。 [0012] 本发明的有益效果为：测量场地土层最大剪切波速vsmax操作简单，然后通过公式可以轻松准确快速的预测振点液化半径以及三角形振点布置下振点间距，省事省力省钱，通过无数次的实验验证，计算结果与实测结果相比，振点液化半径r基本相当，误差在5％以内，本发明的预测方法均基于振杆密实剪应变的预测方法。附图说明 [0013] 图1是本发明的实施例1的实际测量方法示意图； [0014] 图2是本发明的地表振动测点布置示意图具体实施方式 [0015] 实施例1 [0016] 基于振杆密实剪应变预测振点液化半径的方法，包括以下步骤： [0017] 步骤1、测量场地土层最大剪切波速vsmax； [0018] 步骤2、利用公式计算振点液化半径r。 [0019] 验证试验：针对宿新高速公路可液化粉土地基处理，分别通过本实施例1的方法计算和实际测量，实际测量即在试验区埋设若干孔压计以探讨振杆加固影响范围，如图1所示，图中1为地面，2为孔压计，3为振孔，具体为根据距振点不同深度不同径向距离处的孔压计监测数据，由孔压比等于0.6为液化标准得到单点振动加固径向范围，依据本实施例的计算结果及实验结果汇总如表1 [0020] 表1振杆密实剪应变计算液化范围 [0021] [0022] [0023] 由上表可知，本实施例的计算结果与实测结果相比，振点液化半径r基本相当，误差在5％以内。 [0024] 本实施例1中步骤2的公式的由来： [0025] 土结构破坏主要是由放射状传播的剪切波引起的，剪切波振幅随距振杆距离衰减，是距离的函数，放射状传播的剪切波导致的剪应变γ按下式计算： [0026] [0027] 式中：v为剪切波的质点振动速度，vs为基于应变的土层剪切波速。 [0028] vs与动剪切模量G的关系见下式： [0029] [0030] 式中：ρ为土样密度。 [0031] 最大剪切模量Gmax根据弹性波动理论按下列公式计算： [0032] [0033] 式中：vsmax为土层最大剪切波速，土层最大剪切波速与应变有关，最大剪切波速是基于弹性小应变状态下所测试的最大值。 [0034] 将式2和式3代入式1，得到剪应变γ与动剪切模量比G/Gmax的关系： [0035] [0036] 基于可液化地基场地振杆施工土体扰动试验和土层剪切波速勘察资料，提出了基于门槛剪应变γth(门槛剪应变γth定义为引起土体残余孔压所需要的最小剪应变幅值)。振杆周围最大液化范围根据剪应变等于γth的点轨迹来确定，γth取0.015％。 [0037] 场地土体通过动三轴试验得到G/Gmax和γ的关系如下： [0038] [0039] 在试验场地布置测振仪以探讨地表振动衰减规律，如图2所示，图中4为振点，5为地表振动测点。根据距振点不同距离的地表最大振动速度监测数据，用Origin 软件进行二次函数拟合得到土颗粒质点振动速度v(即剪切波的质点振动速度)与距振杆距离r的关系如下： [0040] v＝2.871-0.445r+0.02r2 (6) [0041] 式5和式6代入式4，结合场地土层最大剪切波速vsmax即可得到振点液化半径r： [0042] [0043] 实施例2 [0044] 基于振杆密实剪应变预测三角形振点布置下振点间距的方法，包括以下步骤： [0045] 步骤1、测量场地土层最大剪切波速vsmax； [0046] 步骤2、利用公式计算振点液化半径r； [0047] 步骤3、由：r≈0.6S，得出振点间距S。 [0048] 三角形振点布置指的是三个振点呈等边三角形布置，为了振杆密实法能够将施工区域全覆盖，要求振点液化半径为r的三个圆形振点范围在三角形的形心点处相交，振点间距用S表示，振点液化半径r与振点间距S的关系为：r≈0.6S。工程上取r＝0.6S。

意见反馈