基于帽盖模型的强夯地基应力–应变特征与有效加固范围分析

为了揭示强夯过程中土体应力–应变特征和加固范围发展规律,基于帽盖模型建立二维有限元动力分析模型,通过子程序二次开发实现土体模量等参数随夯击次数的变化。基于该数值模型,首先获得强夯过程中主应力–偏应力(p-q)平面内土体的应力路径和竖向与水平向的应力–应变关系,结果表明土体帽盖面随着强夯压密而逐步扩大,但不同区域土体的加固过程因其应力–应变关系的不同而又有所差异:夯锤正下方土体的加固以竖向压缩变形为主,竖向应力在加固中起主导作用,但浅层土体因侧向惯性导致侧向挤密明显滞后于竖向压密,而较深处的土体侧向惯性作用不再明显,表现为三向压密同时发生;夯锤以外的土体以侧向挤密为主,水平向应力起主要作用。随后,采用偏应力峰值点与前一击帽盖面的相对位置定量表征强夯加固效果,峰值点位于前一击帽盖面之上时,土体屈服硬化;反之,土体得不到压密。最后,对比发现以90%压实度确定的有效加固范围保守于以5%相对密度增量确定的结果,同时提出砂土有效加固范围的计算公式,对类似工程实践提供一定的参考。