CN105926566A - 一种快速预测强夯引起的地表变形的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供快速预测强夯引起的地表变形的方法，包括：获取应用强夯加固区内的土体参数和强夯设计参数；根据所述土体参数、所述强夯设计参数并结合强夯地表变形分布模型，计算出强夯地表变形系数；根据所述强夯地表变形系数及其强夯地表变形分布模型，采用强夯地表变形的预测公式，计算强夯加固区内的地表变形。本发明的快速预测强夯引起的地表变形的方法原理简单，具有计算精度高等优点，能提高经济效益，具有较强实用性。通过与现场实测比较，也证实了本发明所建立的强夯地表分布模型、所总结的强夯地表变形系数以及采用的强夯地表变形预测公式的有效性。

Description

一种快速预测强夯引起的地表变形的方法

技术领域

本发明涉及地基强夯处理施工技术领域，特别涉及一种快速预测强夯引起的地表变形的方法。

背景技术

强夯法作为一种“经济、简便的地基加固方法”，已被广泛地应用于各类工程建设中，如：机场跑道建设、路面工程建设、港口码头建设以及其他工业与民用建筑设施的建设。该法主要是利用巨大的夯击能，对土体进行反复冲击，以达到挤密加固的效果。当前的强夯设计，主要依据JGJ79-2012《建筑地基处理技术规范》所规定的经验公式来计算有效加固深度，并以此来确定夯击的能级。但是，该规范法未给出夯击次数、停夯标准、夯击间距等其它施工参数的快速确定方法。通常，在强夯施工之前，在有代表性的场地上进行现场试夯。夯击次数等施工参数是通过对现场监测的地表变形数据分析，并结合设计人员的经验综合确定。可以看出，现阶段的强夯施工参数在设计阶段还不能直接确定，这在一定程度给强夯法的使用带来不便。

一般说来，影响强夯土体加固的因素可概括为：场地因素和施工因素。场地因素主要由地基土的性质所决定，而施工因素主要与夯锤的重量、形状、落距、夯击次数、夯点间距离等有关。强夯后的地表变形情况，通常可以认为是强夯土体加固效果的重要体现。在工程中，常将其作为确定夯击次数、停夯标准、夯击间距的重要依据。

经对现有国内外技术文献的检索，《地质科技情报》2000，No4，第92页至96页，作者：罗嗣海，标题为“强夯的地面变形规律初探”，研究了强夯时的夯坑深度与场地平均夯沉量的影响因素与变化规律，提出了初步估算夯击时夯坑深度和场地平均夯沉量的经验方程。《港工技术》2005，No2，第50页至第52页，作者：水伟厚，标题为“高能级强夯作用下地面变形试验研究”，调查了某沿海碎石土回填地基实施国内首次10000kN·m高能级强夯系列试验时的施工参数和地面变形特征，为10000kN·m高能级强夯的设计、监测和检测提供了依据。《建筑科学》2011，No9，第52页至第54页，作者：罗嗣海，标题为“砂土地基强夯地面变形的模型试验研究”，运用相似原理建立砂土的现场强夯模型，对其施加不同能量的冲击荷载，并基于获得的夯坑深度变化规律，建立了无量纲夯坑深度与土质参数和施工工艺参数无量纲量间的相关方程。

对于强夯地表变形的研究，现有技术文献还仅停留在对某项具体工程的现场数据观察，缺乏系统的、全面的理论研究以及数据分析工作。而一些预测性分析仅集中在预测强夯土体所产生的夯坑深度方面，且这些方法不能用于强夯施工参数的选择。随着强夯法的广泛应用，强夯法的施工参数需要有更快速、更便捷的确定方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速预测强夯引起的地表变形的方法，以解决现行规范中，规定的夯击次数、停夯标准等施工参数需经现场反复试夯，并据夯击后的地面变形特征来确定，由此带来设计不便、滞后性等不足的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种快速预测强夯引起的地表变形的方法，包括：获取应用强夯加固区内的土体参数和强夯设计参数；根据所述土体参数、所述强夯设计参数并结合强夯地表变形分布模型，计算出强夯地表变形系数；根据所述强夯地表变形系数及其强夯地表变形分布模型，采用强夯地表变形的预测公式，计算强夯加固区内的地表变形。

进一步地，所述土体参数包括：土体的标贯击数和每层土体的厚度。

进一步地，所述土体参数通过收集工作区的地质资料，分析资料的可利用程度，对钻孔资料进行分类整理和分析研究，通过原位测试，测定出土体的标贯击数，对钻孔资料的分层和岩性描述研究，确定每层土体的厚度。

进一步地，所述的强夯设计参数包括：夯锤的重量、夯锤的落距、夯锤的半径以及夯击的次数。

进一步地，所述强夯地表变形分布模型由五个强夯地表变形参数组成，包括：夯坑深度δ_vm、最大隆起程度δ_um、隆起范围地表最大隆起点距夯坑中心的水平距离以及地表隆起起始位置与夯坑中心的水平距离

进一步地，所述强夯地表变形参数通过强夯有限元模拟获得，采用标准现场强夯试验下所观测的地表变形数据进行了标定。

进一步地，标准现场强夯试验是采用半径为1.3米，重量为40T的夯锤，从20m高处自由下落，夯击标准夯击数为8次。

进一步地，所述强夯地表变形系数包括场地土性相关的强夯地表变形系数夯锤半径相关的强夯地表变形系数ψ^r、强夯施工方法相关的强夯地表变形系数ψ^E-M以及夯击次数相关的强夯地表变形系数

进一步地，所述场地土性相关的强夯地表变形系数包括： 以及通过给定的场地土性相关的强夯地表变形系数规律获得，所述值指平均的标准贯入值，依据有效加固深度范围内地基土的标准锤击数N加权平均确定。

进一步地，有效加固深度d可以通过以下公式获得：n为经验系数。

进一步地，所述场地土性相关的强夯地表变形系数规律为：总结四类土性参数与场地土性相关的强夯地表变形系数的关系，四类土性参数之间的场地土性相关的强夯地表变形系数通过线性插值获得，其中，所述土性参数的取值为3，13，26，52。

进一步地，所述夯锤半径相关的强夯地表变形系数ψ^r包括： 通过给定的夯锤半径相关的强夯地表变形系数规律获得。

进一步地，所述夯锤半径相关的强夯地表变形系数规律为：总结六类夯锤半径与夯锤半径相关的强夯地表变形系数的关系，六类夯锤半径之间的夯锤半径相关的强夯地表变形系数通过线性插值获得，所述六类夯锤半径值为0.8m，1.0m，1.2m，1.3m，1.5m，1.8m，2.5m。

进一步地，所述强夯施工方法相关的强夯地表变形系数ψ^E-M包括： 以及

进一步地，α^E是指能量相关的强夯地表变形系数，包括：以及通过给定的能级相关的强夯地表变形系数规律获得。

进一步地，所述能级相关的强夯地表变形系数规律为：总结三组夯锤能级和能级相关的强夯地表变形系数的关系，所述三组夯锤能级分别以200，400，800，1600T·m为参考能级，总结每种参考能级0.5倍大小、1倍大小以及2倍大小情况下能级相关的强夯地表变形系数值，所述三组夯锤能级之间的能级相关的强夯地表变形系数通过线性插值获得。

进一步地，所述α^M是指动量相关的强夯地表变形系数，包括：以及通过给定的动量相关的强夯地表变形系数规律获得。

进一步地，所述动量相关的强夯地表变形系数规律为：总结四类夯锤动量和动量相关的强夯地表变形系数的关系，四类夯锤动量之间的动量相关的强夯地表变形系数通过线性插值获得，所述四类夯锤动量取值为200，400，800，1600T·m/s。

进一步地，所述夯击次数相关的强夯地表变形系数包括： 通过给定的夯击次数相关的强夯地表变形系数规律获得。

进一步地，所述夯击次数相关的强夯地表变形系数规律为：总结夯击次数为10次的夯击次数相关的强夯地表变形系数。

进一步地，强夯地表变形参数表示为： 式中： 是指标准现场强夯试验中夯击一次时的地表变形参数值，分别为：-0.515m，1.491m，1.866m，0.112m，7.093m。

进一步地，所述强夯地表变形的预测公式包括：

${\mathrm{\δ}}_{vm}={\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{\δ}}_{vm}}^r\×{\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{\δ}}_{vm}}^{E-M}\×{\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{\δ}}_{vm}}^N\×{\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{\δ}}_{vm}}^{N_i}\×{\mathrm{\δ}}_{vm}^s,$

$d_{{\mathrm{\δ}}_v=0}={\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_v=0}}^r\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_v=0}}^{E-M}\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_v=0}}^N\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_v=0}}^{N_i}\×{\mathrm{\δ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_v=0}}^s,$

$d_{{\mathrm{\δ}}_{um}}={\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_{um}}}^r\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_{um}}}^{E-M}\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_{um}}}^N\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_{um}}}^{N_i}\×{\mathrm{\δ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_{um}}}^s,$

${\mathrm{\δ}}_{um}={\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{\δ}}_{um}}^r\×{\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{\δ}}_{um}}^{E-M}\×{\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{\δ}}_{um}}^N\×{\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{\δ}}_{um}}^{N_i}\×{\mathrm{\δ}}_{um}^s,$

$d_{{\mathrm{\δ}}_{u=0.01\%\sqrt{W_{t}H}}}={\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_u=0.01\%\sqrt{W_{t}H}}}^r\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_u=0.01\%\sqrt{W_{t}H}}}^{E-M}\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_u=0.01\%\sqrt{W_{t}H}}}^N\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_u=0.01\%\sqrt{W_{t}H}}}^{N_i}\×{\mathrm{\δ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_u=0.01\%\sqrt{W_{t}H}}}^s.$

本发明提供的快速预测强夯引起的地表变形的方法通过地质资料和试验资料，确定工作区土体参数，结合施工方案，依据给出的强夯地表变形系数规律及强夯地表变形分布模型求出强夯地表变形系数，通过强夯地表变形预测公式，最终计算出所述强夯加固区内的地表变形，本发明的快速预测强夯引起的地表变形的方法原理简单，具有计算精度高等优点，能提高经济效益，具有较强实用性。通过与现场实测比较，也证实了本发明所建立的强夯地表分布模型、所总结的强夯地表变形系数以及采用的强夯地表变形预测公式的有效性。

附图说明

下面结合附图对发明作进一步说明：

图1为本发明实施例提供的快速预测强夯引起的地表变形的方法的步骤流程示意图；

图2为本发明实施例提供的强夯地表变形分布模型结构示意图；

图3为本发明实施例提供的场地土性相关的强夯地表变形系数与归一化的场地土性松密程度η之间的关系曲线图；

图4为本发明实施例提供的夯锤半径相关的强夯地表变形系数ψ^r与归一化的夯锤半径大小τ之间的关系曲线图；

图5为本发明实施例提供的能级相关的强夯地表变形系数α^E与归一化的能级大小ζ之间的关系曲线图；

图6为本发明实施例提供的动量相关的强夯地表变形系数α^M与动量大小之间的关系曲线图；

图7为本发明实施例提供的锤击数相关的强夯地表变形系数与锤击次数N_i之间的关系曲线图；

图8为本发明实施例一提供的预测强夯地表变形结果和实测地表变形的比较示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种快速预测强夯引起的地表变形的方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于，本发明提供的快速预测强夯引起的地表变形的方法通过地质资料和试验资料，确定工作区土体参数，结合施工方案，依据给出的强夯地表变形系数规律及强夯地表变形分布模型求出强夯地表变形系数，通过强夯地表变形预测公式，最终计算出所述强夯加固区内的地表变形，本发明的快速预测强夯引起的地表变形的方法原理简单，具有计算精度高等优点，能提高经济效益，具有较强实用性。通过与现场实测比较，也证实了本发明所建立的强夯地表分布模型、所总结的强夯地表变形系数以及采用的强夯地表变形预测公式的有效性。

图1为本发明实施例提供的快速预测强夯引起的地表变形的方法的步骤流程示意图。参照图1，快速预测强夯引起的地表变形的方法包括：

S11、获取应用强夯加固区内的土体参数和强夯设计参数；

S12、根据所述土体参数、所述强夯设计参数并结合强夯地表变形分布模型，计算出强夯地表变形系数；

S13、根据所述强夯地表变形系数及其强夯地表变形分布模型，采用强夯地表变形的预测公式，计算强夯加固区内的地表变形。

在S11中，根据需要强夯处理深度的不同，确定土体参数以及强夯设计参数，收集强夯加固区内的工作区已有的地质资料，以确定工作区的土体参数，此外，根据应用强夯加固的有效深度以及施工方案，确定强夯设计参数和强夯施工参数。所述土体参数包括：土体的标贯击数(N/击数)、每层土体的厚度(h)；所述的强夯设计参数包括：夯锤的重量(W_t/T)，夯锤的落距(H/m)；所述的强夯经验参数包括：夯锤的半径(r/m)，夯击的次数(N_i/次)。

具体地，所述土体参数通过以下方式确定：通过充分收集工作区的地质资料，分析资料的可利用程度，重点对钻孔资料进行分类整理和分析研究，通过原位测试，测定出土体的标贯击数(N)，重视对钻孔资料的分层和岩性描述研究，确定每层土体的厚度(h/m)。此外，根据制定的施工方案，确定夯锤重量(W_t/T)，夯锤落距(H/m)，夯锤半径(r/m)，以及夯击的次数(N_i/次)。

图2为本发明实施例提供的强夯地表变形分布模型结构示意图。参照图2，所述强夯地表变形分布模型由五个强夯地表变形参数组成，包括：夯坑深度δ_vm、最大隆起程度δ_um、隆起范围地表最大隆起点距夯坑中心的水平距离以及地表隆起起始位置与夯坑中心的水平距离所述强夯地表变形参数通过强夯有限元模拟获得，采用标准现场强夯试验下所观测的地表变形数据进行了标定。标准现场强夯试验是采用半径为1.3米，重量为40T的夯锤，从20m高处自由下落，夯击标准夯击数为8次。

在本发明实施例中，将土体参数和强夯设计参数，代入到强夯地表变形系数规律中，并依据强夯地表变形分布模型，分别确定场地土性相关的强夯地表变形系数夯锤半径相关的强夯地表变形系数ψ^r、强夯施工方法相关的强夯地表变形系数ψ^E-M、夯击次数相关的强夯地表变形系数

所述强夯地表变形系数规律，基于强夯地表变形分布模型，采用有限元法总结了不同强夯工况下的地表变形系数。进一步地，不同强夯工况较佳地覆盖了施工场地条件和施工方案，包括有：不同的土性条件N＝3～52、不同夯锤半径下的影响r＝0.8～2.2m、不同夯击能级下的影响E＝100～3200T·m、不同夯击动量的影响M＝200～1600T·m/s、不同的夯击次数N_i＝10。

图3为本发明实施例提供的场地土性相关的强夯地表变形系数与归一化的场地土性松密程度η之间的关系曲线图。参照图3，所述场地土性相关的强夯地表变形系数包括有：可通过给定的场地土性相关的强夯地表变形系数规律获得，所述场地土性相关的强夯地表变形系数规律总结了四类土性参数与场地土性相关的强夯地表变形系数的关系，而四类土性参数之间的场地土性相关的强夯地表变形系数可通过线性插值获得；其中，所述土性参数的取值为3，13，26，52；根据值的大小，参照图3获得。在所述图3中，值指平均的标准贯入值，是依据有效加固深度范围内地基土的标准锤击数N加权平均来确定，所述Ns指标准的场地土性参数，其值的大小为26。进一步地，所述有效加固深度采用以下公式得到，其中，n为经验系数，对于碎石土一般取为0.3；对于砂质、粉质土取为0.5。

图4为本发明实施例提供的夯锤半径相关的强夯地表变形系数ψ^r与归一化的夯锤半径大小τ之间的关系曲线图。参照图4，所述夯锤半径相关的强夯地表变形系数ψ^r包括有：可通过给定的夯锤半径相关的强夯地表变形系数规律来获得；所述夯锤半径相关的强夯地表变形系数规律总结了六类夯锤半径与夯锤半径相关的强夯地表变形系数的关系，而六类夯锤半径之间的夯锤半径相关的强夯地表变形系数可通过线性插值获得；所述的六类夯锤半径值r为0.8m，1.0m，1.2m，1.3m，1.5m，1.8m，2.5m。

图5为本发明实施例提供的能级相关的强夯地表变形系数α^E与归一化的能级大小ζ之间的关系曲线图；图6为本发明实施例提供的动量相关的强夯地表变形系数α^M与动量大小之间的关系曲线图。参照图5以及图6，所述强夯施工方法相关的强夯地表变形系数ψ^E-M包括有：在强夯施工时，由于夯锤和落距的不同组合方式，即使相同能级下，也会产生不同的动量，进而有不同的加固效果；所述ψ^E-M同时考虑了强夯能级和动量对地表变形的影响，通过公式ψ^E-M＝α^E×α^M得到；

进一步地，所述α^E是指能级相关的强夯地表变形系数，包括有： 可通过给定的能级相关的强夯地表变形系数规律来获得，所述能级相关的强夯地表变形系数规律为：总结三组夯锤能级和能级相关的强夯地表变形系数的关系，所述三组夯锤能级分别以200，400，800，1600T·m为参考能级，总结每种参考能级0.5倍大小、1倍大小以及2倍大小情况下能级相关的强夯地表变形系数值，所述三组夯锤能级之间的能级相关的强夯地表变形系数通过线性插值获得。可根据E_t值的大小，参照图5获得，在图5中，E_t值是指强夯能级的大小，通常根据公式E_t＝W_tH获得，E^R是指参考的强夯能级大小，其值等于800。

进一步地，所述α^M是指动量相关的强夯地表变形系数，包括有： 可通过给定的动量相关的强夯地表变形系数规律来获得；其中，动量相关的强夯地表变形系数规律总结了四类夯锤动量和动量相关的强夯地表变形系数的关系，而四类夯锤动量之间的动量相关的强夯地表变形系数可通过线性插值获得，所述四类夯锤动量取值为200，400，800，1600T·m/s；可根据M值的大小，参照图6获得，在图6中，M值是指强夯动量的大小，通常根据公式获得。其中，g表示重力加速度，大小为10m/s²。

图7为本发明实施例提供的锤击数相关的强夯地表变形系数与锤击次数Nⁱ之间的关系曲线图；参照图7，所述夯击次数相关的强夯地表变形系数包括有：可通过给定的夯击次数相关的强夯地表变形系数规律来获得，所述夯击次数相关的强夯地表变形系数规律总结了夯击次数为10次的夯击次数相关的强夯地表变形系数，根据Nⁱ值的大小，参照图7获得，在图7中，N_i是指强夯的夯击次数。

在本发明实施例中，强夯地表变形参数表示为： 式中： 是指标准现场强夯试验中夯击一次时的地表变形参数值，分别为：-0.515m，1.491m，1.866m，0.112m，7.093m。

所述强夯地表变形的预测公式包括：

${\mathrm{\δ}}_{vm}={\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{\δ}}_{vm}}^r\×{\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{\δ}}_{vm}}^{E-M}\×{\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{\δ}}_{vm}}^N\×{\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{\δ}}_{vm}}^{N_i}\×{\mathrm{\δ}}_{vm}^s,$

$d_{{\mathrm{\δ}}_v=0}\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_v=0}}^r\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_v=0}}^{E-M}\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_v=0}}^N\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_v=0}}^{N_i}\×{\mathrm{\δ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_v=0}}^s,$ $d_{{\mathrm{\δ}}_{um}}={\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_{um}}}^r\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_{um}}}^{E-M}\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_{um}}}^N\×{\mathrm{\ψ}}_{{d_{\mathrm{\δ}}}_{{}_{um}}}^{N_i}\×{\mathrm{\δ}}_{{d_{\mathrm{\δ}}}_{{}_{um}}}^s,$

${\mathrm{\δ}}_{um}\×{\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{\δ}}_{um}}^r\×{\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{\δ}}_{um}}^{E-M}\×{\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{\δ}}_{um}}^N\×{\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{\δ}}_{um}}^{N_i}\×{\mathrm{\δ}}_{um}^s,$

$d_{{\mathrm{\δ}}_{u=0.01\%\sqrt{W_{t}H}}}={\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_u=0.01\%\sqrt{W_{t}H}}}^r\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_u=0.01\%\sqrt{W_{t}H}}}^{E-M}\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_u=0.01\%\sqrt{W_{t}H}}}^N\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_u=0.01\%\sqrt{W_{t}H}}}^{N_i}\×{\mathrm{\δ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_u=0.01\%\sqrt{W_{t}H}}}^s.$

实施例一

利用本发明实施例提供的快速预测强夯引起的地表变形的方法对某石化工程项目强夯施工引起的地面变形进行预测评估。

拟建工程位于广东省大亚湾经济开发区，主要为全风化～中风化砂砾岩开山回填土，试验场地的地下水位在5.19m位置，表1为平均的物理力学参数。为满足设计要求，选用半径为1.2m，夯锤重40T的圆形夯锤，从15m高空自由落下进行地基加固，共夯击7次。

表1

为获得强夯后的地表变形形状，采用如图2的强夯地表变形分布模式。具体方法及步骤如下：

(1)通过原位试验，测定出土的材料参数，如表1所示。根据施工方案确定此外，根据制定的施工方案，确定夯锤重量W_t＝40T，夯锤落距H＝15m，夯锤半径r＝1.2m，以及夯击的次数N_i＝7次。

(2)依据土体及强化施工参数，查各强夯地表变形规律图，确定强夯地表变形系数，并代入到强夯地表变形预测公式，计算出强夯的地表变形形状，参照图8所示。该发明的计算结果和实测值基本吻合。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (22)

1.一种快速预测强夯引起的地表变形的方法，其特征在于，包括：

获取应用强夯加固区内的土体参数和强夯设计参数；

根据所述土体参数、所述强夯设计参数并结合强夯地表变形分布模型，计算出强夯地表变形系数；

根据所述强夯地表变形系数及其强夯地表变形分布模型，采用强夯地表变形的预测公式，计算强夯加固区内的地表变形。

2.如权利要求1所述的快速预测强夯引起的地表变形的方法，其特征在于，所述土体参数包括：土体的标贯击数和每层土体的厚度。

3.如权利要求2所述的快速预测强夯引起的地表变形的方法，其特征在于，所述土体参数通过收集工作区的地质资料，分析资料的可利用程度，对钻孔资料进行分类整理和分析研究，通过原位测试，测定出土体的标贯击数，对钻孔资料的分层和岩性描述研究，确定每层土体的厚度。

4.如权利要求1所述的快速预测强夯引起的地表变形的方法，其特征在于，所述的强夯设计参数包括：夯锤的重量、夯锤的落距、夯锤的半径以及夯击的次数。

5.如权利要求1所述的快速预测强夯引起的地表变形的方法，其特征在于，所述强夯地表变形分布模型由五个强夯地表变形参数组成，包括：夯坑深度δ_vm、最大隆起程度δ_um、隆起范围、地表最大隆起点距夯坑中心的水平距离以及地表隆起起始位置与夯坑中心的水平距离

6.如权利要求5所述的快速预测强夯引起的地表变形的方法，其特征在于，所述强夯地表变形参数通过强夯有限元模拟获得，采用标准现场强夯试验下所观测的地表变形数据进行了标定。

7.如权利要求6所述的快速预测强夯引起的地表变形的方法，其特征在于，标准现场强夯试验是采用半径为1.3米，重量为40T的夯锤，从20m高处自由下落，夯击标准夯击数为8次。

8.如权利要求1所述的快速预测强夯引起的地表变形的方法，其特征在于，所述强夯地表变形系数包括场地土性相关的强夯地表变形系数夯锤半径相关的强夯地表变形系数ψ^r、强夯施工方法相关的强夯地表变形系数ψ^E-M以及夯击次数相关的强夯地表变形系数

9.如权利要求8所述的快速预测强夯引起的地表变形的方法，其特征在于，所述场地土性相关的强夯地表变形系数包括：以及通过给定的场地土性相关的强夯地表变形系数规律获得，所述值指平均的标准贯入值，依据有效加固深度范围内地基土的标准锤击数N加权平均确定。

10.如权利要求9所述的快速预测强夯引起的地表变形的方法，其特征在于，有效加固深度d可以通过以下公式获得：n为经验系数。

11.如权利要求8所述的快速预测强夯引起的地表变形的方法，其特征在于，所述场地土性相关的强夯地表变形系数规律为：总结四类土性参数与场地土性相关的强夯地表变形系数的关系，四类土性参数之间的场地土性相关的强夯地表变形系数通过线性插值获得，其中，所述土性参数的取值为3，13，26，52。

12.如权利要求8所述的快速预测强夯引起的地表变形的方法，其特征在于，所述夯锤半径相关的强夯地表变形系数ψ^r包括： 通过给定的夯锤半径相关的强夯地表变形系数规律获得。

13.如权利要求12所述的快速预测强夯引起的地表变形的方法，其特征在于，所述夯锤半径相关的强夯地表变形系数规律为：总结六类夯锤半径与夯锤半径相关的强夯地表变形系数的关系，六类夯锤半径之间的夯锤半径相关的强夯地表变形系数通过线性插值获得，所述六类夯锤半径值为0.8m，1.0m，1.2m，1.3m，1.5m，1.8m，2.5m。

14.如权利要求8所述的快速预测强夯引起的地表变形的方法，其特征在于，所述强夯施工方法相关的强夯地表变形系数ψ^E-M包括： 以及

15.如权利要求14所述的快速预测强夯引起的地表变形的方法，其特征在于，α^E是指能量相关的强夯地表变形系数，包括：以及通过给定的能级相关的强夯地表变形系数规律获得。

16.如权利要求15所述的快速预测强夯引起的地表变形的方法，其特征在于，所述能级相关的强夯地表变形系数规律为：总结三组夯锤能级和能级相关的强夯地表变形系数的关系，所述三组夯锤能级分别以200，400，800，1600T·m为参考能级，总结每种参考能级0.5倍大小、1倍大小以及2倍大小情况下能级相关的强夯地表变形系数值，所述三组夯锤能级之间的能级相关的强夯地表变形系数通过线性插值获得。

17.如权利要求14所述的快速预测强夯引起的地表变形的方法，其特征在于，所述α^M是指动量相关的强夯地表变形系数，包括：以及通过给定的动量相关的强夯地表变形系数规律获得。

18.如权利要求17所述的快速预测强夯引起的地表变形的方法，其特征在于，所述动量相关的强夯地表变形系数规律为：总结四类夯锤动量和动量相关的强夯地表变形系数的关系，四类夯锤动量之间的动量相关的强夯地表变形系数通过线性插值获得，所述四类夯锤动量取值为200，400，800，1600T·m/s。

19.如权利要求8所述的快速预测强夯引起的地表变形的方法，其特征在于，所述夯击次数相关的强夯地表变形系数包括： 通过给定的夯击次数相关的强夯地表变形系数规律获得。

20.如权利要求19所述的快速预测强夯引起的地表变形的方法，其特征在于，所述夯击次数相关的强夯地表变形系数规律为：总结夯击次数为10次的夯击次数相关的强夯地表变形系数。

21.如权利要求1所述的快速预测强夯引起的地表变形的方法，其特征在于，强夯地表变形参数表示为： 式中：是指标准现场强夯试验中夯击一次时的地表变形参数值，分别为：-0.515m，1.491m，1.866m，0.112m，7.093m。

22.如权利要求1所述的快速预测强夯引起的地表变形的方法，其特征在于，所述强夯地表变形的预测公式包括：

${\mathrm{\δ}}_{vm}={\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{\δ}}_{vm}}^r\×{\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{\δ}}_{vm}}^{E-M}\×{\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{\δ}}_{vm}}^N\×{\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{\δ}}_{vm}}^{N_i}\×{\mathrm{\δ}}_{vm}^s,$

$d_{{\mathrm{\δ}}_v=0}={\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_v=0}}^r\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_v=0}}^{E-M}\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_v=0}}^N\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_v=0}}^{N_i}\×{\mathrm{\δ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_v=0}}^s,$

$d_{{\mathrm{\δ}}_{um}}={\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_{um}}}^r\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_{um}}}^{E-M}\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_{um}}}^N\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_{um}}}^{N_i}\×{\mathrm{\δ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_{um}}}^s,$

${\mathrm{\δ}}_{um}={\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{\δ}}_{um}}^r\×{\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{\δ}}_{um}}^{E-M}\×{\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{\δ}}_{um}}^N\×{\mathrm{\ψ}}_{{\mathrm{\δ}}_{um}}^{N_i}\×{\mathrm{\δ}}_{um}^s,$

$d_{{\mathrm{\δ}}_{u=0.01\%\sqrt{W_{t}H}}}={\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_u=0.01\%\sqrt{W_{t}H}}}^r\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_u=0.01\%\sqrt{W_{t}H}}}^{E-M}\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_u=0.01\%\sqrt{W_{t}H}}}^N\×{\mathrm{\ψ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_u=0.01\%\sqrt{W_{t}H}}}^{N_i}\×{\mathrm{\δ}}_{d_{{\mathrm{\δ}}_u=0.01\%\sqrt{W_{t}H}}}^s.$