砂性土地基深层竖向高频振动致密机理研究

振冲法对土体挤密效果欠佳，而深层竖向高频振动是利用振杆把高频液压振动锤的振动能量传递至土层深部，通过竖向振动产生侧向压缩波，从而有效地使土层致密，是一种新颖有效的砂性土地基处理新方法，在国外得到了很好的应用，但相关的理论问题缺乏深入的研究。本项目引进散粒介质的颗粒离散元分析方法，克服传统连续介质力学模型的宏观连续性假设，研究砂性土在高频竖向振动作用下颗粒排列等微观结构变化和波的传播特性，深入地探讨竖向高频振动致密机理；结合室内模型试验，分析颗粒级配等不同土层条件、振动频率、振杆柔度、振动持续时间、振杆贯入钻孔间距等因素对振动致密的影响特性；进行现场试验，通过表面波频谱分析和施工前后静力触探等方法研究振动致密效果，对数值分析结果进行验证。建立砂性土特别是吹填粉细砂地基深层竖向高频振动致密地基处理的设计方法。对推动高频液压振动锤和深层竖向振动致密地基处理新技术应用具有很好的理论意义和应用价值。

振冲法对土体挤密效果欠佳，而深层竖向高频振动是利用振杆把高频液压振动锤的振动能量传递至土层深部，通过竖向振动产生侧向压缩波，从而有效地使土层致密，是一种新颖有效的砂性土地基处理新方法，在国外得到了很好的应用，但相关的理论问题缺乏深入的研究。本项目引进散粒介质的颗粒离散元分析方法，克服传统连续介质力学模型的宏观连续性假设，研究了竖向高频振动作用时振动杆（板）与土体界面在高频反复剪切条件下，与接触面不同相对位置土体的应力应变等本构关系与性状，特别是考虑了初始密实度的影响（分松砂与紧砂两种情况，紧砂可产生剪胀现象）；研究砂性土在高频竖向振动作用下颗粒排列等微观结构变化和波的传播特性，深入地探讨竖向高频振动致密机理；结合室内模型试验，对数值分析结果进行验证。详细地分析颗粒级配等不同土层条件、振动频率、振杆柔度及振动持续时间等因素对振动致密的影响特性。在振冲处理的设计方法基础上，建立砂性土特别是吹填粉细砂地基深层竖向高频振动致密地基处理的设计方法。对推动高频液压振动锤和深层竖向振动致密地基处理新技术应用具有很好的理论意义和应用价值。