强夯加固非饱和土与饱和土

　　强夯加固非饱和土
　　如果把地基看成弹性半空间体，重锤会自由下落，进行夯击，这是一个从势能到动能的过程。在夯击地面的瞬间，一部分动能以声波的形式向四周传播，一部分由于重锤与土壤的摩擦而变成热能，其余大部分动能使土壤自由振动，在地基中以三种波形传播:压缩波(纵波)、剪切波(横波)、瑞利波(表面波)。地基一般不平整，呈层状，土中孔隙充满空气、水或其他液体。在夯击地面的瞬间，波在层状地基中从一种弹性介质传播到另一种弹性介质，同时，部分波能量会被反射回一种介质。传递到另一种介质中的波能起到动力固结的作用，反射回来的波能使表土疏松。这也是造成强夯时局部地表隆起的原因，需要出手。
　　强夯法是基于强夯理论来加固多孔、粗粒、非饱和地基。冲击动荷载瞬间减少土体中的孔隙体积，压实土体，提高承载力。非饱和土的压实变形主要是由土颗粒相对位移的重排引起的，也是气相(空气)从土中孔隙排出的过程。强夯后土体达到Z密实状态，孔隙体积可减少60%。

　　(2)强夯加固饱和土
　　饱和土的动力固结原理相对复杂。饱和土壤由三相组成:固体、液体和气体。在强夯过程中，首先其动力要加快饱和土的排水，减少液相的比重。在强夯过程中，土体有效应力的变化非常显著，主要是竖向应力的变化。由于总竖向应力保持不变，超孔隙水压力逐渐变大且不能迅速消散，应减少有效力，所以强夯饱和土地基中产生了很大的拉应力。水平拉应力使土体产生一系列垂直裂缝，使孔隙水从裂缝中排出，从而加速土体的固结。强夯后，夯坑周围会出现径向或周向裂缝，孔隙水会从这些裂缝中涌出。北京乙烯工程采用强夯法消除砂土和粉土的液化。由于局部淤泥中细颗粒含量高，地下水位浅，强夯时短时间内发生液化。表面出现许多裂缝，孔隙水从裂缝中逸出，约2-3天后消失。经检测评估，局部地基液化消除，承载力从100kPa左右提高到170kPa。
　　强夯释放土体中的气体，饱和土体中含有约1% ~ 4%的封闭气体。在动态压实过程中，会产生冲击能量。由于运动过程中锤体与土壤的摩擦以及土壤颗粒的摩擦，部分冲击能量转化为热能。将热能引入饱和土壤，使封闭的气泡运动，加速水中可溶性气体的释放，逐渐逸出地表。
　　强夯使饱和土压缩变形。在强夯能量的作用下，气体体积先被压缩，孔隙水排出，超孔隙水压力降低，在强夯的瞬间会发生有效的压缩沉降。反复夯击时，土粒相互靠近，土粒表面的薄膜水被挤压，使部分薄膜水通过物理化学吸附与土粒相连，产生的多余水分变成自由水在土粒间流动，形成一定的孔隙水量后逸出地表。由于膜水变薄，土颗粒相对位移，进一步压实，从无序状态进入稳定状态，孔径也达到相对均匀状态，使孔隙水压力消散，土
　　饱和软土的触变性得到恢复。在强夯的冲击波作用下，饱和细粒土中的颗粒、阳离子和定向水分子被破坏，水分子的定向排列被打乱，颗粒结构由原来的絮凝结构变为一定程度的分散结构，颗粒间的连接减弱，强度降低。强夯后经过一段时间的休息，土骨架中的细颗粒——胶粒的水分子膜又逐渐连接起来。恢复其原有的稠度和结构，再与自由水结合形成新的空间结构，于是土体会恢复并达到新的更高的强度，这就是饱和软土的接触恢复特性。据一些学者的试验统计，夯击半年后，饱和细粒土的平均抗剪承载力提高了20% ~ 30%，变形模量提高了30% ~ 60%。需要注意的是，细粒饱和土在触变恢复期对振动敏感，其后续的TT技术和检测评价方法应避免振动。