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振冲法加固堰塞体材料的室内模型试验研究

占鑫杰 李文炜 杨守华 朱群峰 许小龙 黄慧兴

占鑫杰,李文炜,杨守华,等. 振冲法加固堰塞体材料的室内模型试验研究[J]. 水利水运工程学报. doi:  10.12170/20211207002
引用本文: 占鑫杰,李文炜,杨守华,等. 振冲法加固堰塞体材料的室内模型试验研究[J]. 水利水运工程学报. doi:  10.12170/20211207002
(ZHAN Xinjie, LI Wenwei, YANG Shouhua, et al. Laboratory model test study on strengthening landslide dam material by vibroflotation method[J]. Hydro-Science and Engineering(in Chinese)) doi:  10.12170/20211207002
Citation: (ZHAN Xinjie, LI Wenwei, YANG Shouhua, et al. Laboratory model test study on strengthening landslide dam material by vibroflotation method[J]. Hydro-Science and Engineering(in Chinese)) doi:  10.12170/20211207002

振冲法加固堰塞体材料的室内模型试验研究

doi: 10.12170/20211207002
基金项目: 国家重点研发计划资助项目(2018YFC1508504)
详细信息
    作者简介:

    占鑫杰(1986—),男,湖北浠水人,高级工程师,博士,主要从事地基处理、基础工程和环境岩土工程研究工作。E-mail:xjzhan@nhri.cn

  • 中图分类号: TU472.3

Laboratory model test study on strengthening landslide dam material by vibroflotation method

  • 摘要: 为丰富堰塞坝开发利用理论,探究其改良加固的可行性,对易贡大滑坡残存的天然堰塞体进行取样,设计了不同频率的室内振冲模型试验,研究了振冲法对堰塞体材料的加固效果和密实机理。模型试验采用砂雨法制样,综合测试了振冲后地基的孔压累计消散规律、土压力发展规律,加固效果和复振效应等。试验结果表明:在振冲器的贯入过程中,松散堰塞料中的土压力和超静孔压迅速上升,在振冲器的上拔和分段留振作用下,堰塞料的超静孔压表现为小幅上升和消散、逐渐稳定的总体趋势。随着振冲次数的增加(2~3次复振后),堰塞料地基的土压力逐渐稳定,超静孔压峰值逐渐下降并趋于稳定。因此振冲对松散堰塞体材料的加固效果明显,振冲后堰塞体材料的锥尖阻力大幅提升,但堰塞料密实后,进一步提高复振次数不能有效改善加固效果。满足易贡堰塞体材料的振冲设计方案为:采用125 Hz振动频率进行4~5次振冲,或采用150 Hz频率进行2~3遍振冲。研究结果可为堰塞坝料地基的振冲加固提供理论依据。
  • 图  1  堰塞料振冲模型试验装置

    Figure  1.  Vibroflotation model test device for landslide dam material

    图  2  堰塞坝原状材料和试验材料的级配曲线

    Figure  2.  Grading curve of undisturbed material and test material of landslide dam

    图  3  振冲器贯入、留振和上拔过程中的孔压变化

    Figure  3.  Variation of excess pore pressure during penetration, retention and pull-up of vibrator

    图  4  100 Hz频率下超静孔压峰值随振冲次数的变化

    Figure  4.  Variation of peak value of excess pore water pressure with vibration number at 100 Hz frequency

    图  5  125 Hz频率下超静孔压峰值随振冲次数的变化

    Figure  5.  Variation of peak value of excess pore water pressure with vibration number at 125 Hz frequency

    图  6  150 Hz频率下超静孔压峰值随振冲次数的变化

    Figure  6.  Variation of peak value of excess pore water pressure with vibration number at 150 Hz frequency

    图  7  不同振冲频率下深层70 cm处动土压力随时间的变化曲线

    Figure  7.  Variation of dynamic earth pressure with time at 70 cm deep layer under different frequencies

    图  8  不同振冲频率下深度50 cm处动土压力随时间的变化曲线

    Figure  8.  Variation of dynamic earth pressure with time at the depth of 50 cm under different vibration frequencies

    图  9  不同振冲频率下深度10 cm处动土压力随时间的变化曲线

    Figure  9.  Variation of dynamic earth pressure with time at a depth of 10 cm under different vibration frequencies

    图  10  100 Hz频率下土压变化率随振冲次数的变化

    Figure  10.  Variation of earth pressure change rate with vibration number at 100 Hz frequency

    图  11  125 Hz频率下土压变化率随振冲次数的变化

    Figure  11.  Variation of soil pressure change rate with vibration number at 125 Hz frequency

    图  12  150 Hz频率下土压变化率随振冲次数的变化

    Figure  12.  Variation of earth pressure change rate with vibration number at 150 Hz frequency

    图  13  距离振冲中心20 cm处锥尖阻力随深度的变化曲线

    Figure  13.  Variation of cone tip resistance with depth at 20 cm from the center

    图  14  距离振冲中心35 cm处锥尖阻力随深度变化曲线

    Figure  14.  Variation of cone tip resistance with depth at 35 cm from the center

    图  15  排水量与振冲次数的关系

    Figure  15.  Relationship between amount of drained water and vibration number

    图  16  振冲法加固堰塞体材料机理的示意

    Figure  16.  Schematic diagram of vibroflotation compaction mechanism on landslide dam material

    表  1  不同振冲频率下不同位置处最大静力触探值比较

    Table  1.   Comparison of maximum static cone penetration test values at different locations under different vibration frequencies 单位:MPa

    频率/Hz第1次振冲第2次振冲第3次振冲第4次振冲第5次振冲第6次振冲
    20 cm35 cm20 cm35 cm20 cm35 cm20 cm35 cm20 cm35 cm20 cm35 cm
    100 5.33 4.25 6.90 5.13 7.93 5.35 7.96 5.32 8.16 5.61 7.67 5.58
    125 5.77 4.87 5.28 5.20 6.74 5.87 8.38 6.69 8.63 8.46 9.46 7.99
    150 7.64 6.59 10.00 9.86 10.55 9.50 11.01 10.15 10.70 10.50 9.90 10.07
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  • 收稿日期:  2021-12-07

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