定義并計算夯沉比確定最優(yōu)夯擊數(shù)的方法
【專利摘要】本發(fā)明定義并計算夯沉比確定最優(yōu)夯擊數(shù)的方法，屬于土木工程地基處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及夯錘的效能轉(zhuǎn)化方面；所要解決的技術(shù)問題是提供一種定義夯沉比，并以夯錘為研究對象，計算夯沉比大小來確定最優(yōu)夯擊數(shù)的方法，對實際工程中選擇最優(yōu)能量分配、降低耗能具有重要意義；采用的技術(shù)方案是：通過夯錘的夯擊試驗，定義并計算夯沉比繪制夯擊次數(shù)—夯沉比曲線圖確定最優(yōu)夯擊數(shù)，其中b為測量所得單擊夯沉量，S為通過積分計算出的夯錘行程數(shù)值；本發(fā)明將每一擊實測夯沉量b與夯錘沖擊行程計算值S之比定義為夯沉比λ，得到夯擊次數(shù)—夯沉比曲線，分析確定最優(yōu)夯擊次數(shù)，計算準(zhǔn)確又方便經(jīng)濟。
【專利說明】定義并計算夯沉比確定最優(yōu)夯擊數(shù)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明定義并計算夯沉比確定最優(yōu)夯擊數(shù)的方法，屬于土木工程地基處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及夯錘的效能轉(zhuǎn)化方面。

【背景技術(shù)】
[0002]強夯法是一種將幾十噸(一般為8_40t)重錘從幾十米(一般6-40m)高處自由落下，對地基土進行擠密、強力夯實的方法。目前的情況是，強夯實踐發(fā)展快，而強夯機理和設(shè)計理論仍有許多含混不清之處，理論遠遠落后于實踐，強夯的能量分配、施工優(yōu)化等問題一直備受關(guān)注。
[0003]目前常規(guī)的確定夯擊數(shù)的方法有經(jīng)驗法、基于瞬態(tài)響應(yīng)確定最優(yōu)夯擊數(shù)法等，均是以土體為研究對象，依靠地基中埋設(shè)如土壓力盒等。在測試過程中這些元件易被高能級落下的夯錘砸壞。經(jīng)驗法在確定夯擊數(shù)時，只是通過工作經(jīng)驗進行估計，沒有確切的理論依據(jù)，太過籠統(tǒng)、草率、說服力弱且不能準(zhǔn)確的把握，對于不同的土質(zhì)估計偏離實際或許更遠些；基于瞬態(tài)響應(yīng)確定最優(yōu)夯擊數(shù)法在施工過程中需要在測試夯點下埋設(shè)數(shù)據(jù)傳感器件，為保證器件的成活率，需要多埋設(shè)一些，方法操作不太簡便，也不太經(jīng)濟。按照我國的相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，一般以最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm，當(dāng)單擊夯擊能量較大時不大于100mm，來確定強夯擊數(shù)。并不是說夯擊數(shù)越多越好，超過最優(yōu)夯擊數(shù)后，不能有效地夯擊地基，造成夯擊能的浪費，所以迫切需要一種能夠精確有效確定最優(yōu)夯擊數(shù)的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)問題是提供一種定義夯沉比，并以夯錘為研究對象，計算夯沉比大小來確定最優(yōu)夯擊數(shù)的方法，對實際工程中選擇最優(yōu)能量分配、降低耗能具有重要意義。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:定義并計算夯沉比確定最優(yōu)夯擊數(shù)的方法，通過夯錘的夯擊試驗，定義并計算夯沉比λ= b/S，繪制夯擊次數(shù)一夯沉比



曲線圖確定最優(yōu)夯擊數(shù)，其中b為測量所得單擊夯沉量，s為通過積分計算出的夯錘行程數(shù)值，具體步驟如下:
[0006]a)在夯錘頂部中心安裝加速度傳感器進行夯擊試驗，并通過動態(tài)測試采集儀記錄夯錘每一擊的動態(tài)加速度數(shù)據(jù)；
[0007]b)根據(jù)采集的動態(tài)加速度數(shù)據(jù)得出每一擊的加速度時程曲線；
[0008]c)將上述每組夯錘的加速度時程曲線中加速度發(fā)生變化的拐點處的時間歸零，作為夯錘沖擊行程的起點，得到修正后單擊作用下夯錘沖擊行程的加速度時程曲線；
[0009]d)以夯錘落地速度為初始條件，作為沖擊時程的開始，將采集到的加速度時程曲線通過A/D轉(zhuǎn)換得到離散的數(shù)據(jù)；
[0010] e)根據(jù)沖擊動力學(xué)原理，將上述加速度數(shù)據(jù)以數(shù)值積分

【權(quán)利要求】
1.定義并計算夯沉比確定最優(yōu)夯擊數(shù)的方法，其特征在于，通過夯錘的夯擊試驗，定義并計算夯沉比A=I，繪制夯擊次數(shù)一夯沉比曲線圖確定最優(yōu)夯擊數(shù)，其中b為測量所得單擊夯沉量，S為通過積分計算出的夯錘行程數(shù)值，具體步驟如下: a)在夯錘頂部中心安裝加速度傳感器進行夯擊試驗，并通過動態(tài)測試采集儀記錄夯錘每一擊的動態(tài)加速度數(shù)據(jù)； b)根據(jù)采集的動態(tài)加速度數(shù)據(jù)得出每一擊的加速度時程曲線； c)將上述每組夯錘的加速度時程曲線中加速度發(fā)生變化的拐點處的時間歸零，作為夯錘沖擊行程的起點，得到修正后單擊作用下夯錘沖擊行程的加速度時程曲線； d)以夯錘落地速度為初始條件，作為沖擊時程的開始，將采集到的加速度時程曲線通過A/D轉(zhuǎn)換得到離散的數(shù)據(jù)； e)根據(jù)沖擊動力學(xué)原理，將上述加速度數(shù)據(jù)以數(shù)值積分
其中ν? = ，為夯錘落地速度，h為夯錘落距，g為重力加速度； %為加速度傳感器測試值，St為時間積分步長； 計算夯錘速度Vi，得到速度時程曲線； f)進一步將速度數(shù)據(jù)以數(shù)值積分
其中Vi為上述夯錘速度，S t為時間積分步長； 計算夯錘行程數(shù)值S，得到位移時程曲線； g)通過水準(zhǔn)儀測量夯錘每一擊后的夯坑深度，得出單擊夯沉量b; h)通過上述測量得出的單擊夯沉量b和上述數(shù)值積分所得夯錘行程數(shù)值S，計算每一擊窮沉比入:
λ=b/S 依據(jù)多個夯沉比λ的數(shù)值，得出夯擊次數(shù)一夯沉比曲線； i)對夯擊次數(shù)一夯沉比曲線進行分析，找出隨夯擊數(shù)增加階段，夯沉比趨于平穩(wěn)階段的臨界夯擊次數(shù)，即為最優(yōu)夯擊數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定義并計算夯沉比確定最優(yōu)夯擊數(shù)的方法，其特征在于:所述步驟i)中，對夯擊次數(shù)一夯沉比曲線進行分析，隨著夯擊次數(shù)的增加，曲線趨于穩(wěn)定，取穩(wěn)定后連續(xù)三擊對應(yīng)的夯沉比Xi, λ?+1, λ?+2，當(dāng)IX1-XiJ ^ 2%, λ i+1-λ i+2≤2%同時滿足時，此時Ai為臨界夯沉比，從夯擊次數(shù)一夯沉比曲線上找到該臨界夯沉比Ai對應(yīng)的夯擊次數(shù)，即為最優(yōu)夯擊數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的定義并計算夯沉比確定最優(yōu)夯擊數(shù)的方法，其特征在于:所述第一步中的加速度傳感器是壓電式加速度傳感器。
【文檔編號】E02D3/046GK104074181SQ201410289335
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】韓云山, 段偉, 秦偉華, 吳晗, 董彥莉, 耿少波, 鄭亮, 張洪萍, 韓志宏 申請人:中北大學(xué)