CN111005358A - 一种强夯作用下土体分层沉降量的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种强夯作用下土体分层沉降量的测量方法，步骤如下：制作圆形铁片作为标记物，上表面焊接有挂钩；确定好埋设位置，并在每个埋设位置处钻孔，在钻孔中放入一定量干砂并击实，用绳子系住圆形铁片上的挂钩，将其放入钻孔内，回填钻孔；在标记物埋设位置的上方地表，采用探地雷达采集现场数据得到观测图像，根据探地雷达的观测图像，读取每个标记物圆形铁片的初始埋设深度值以及强夯施工后的沉降后深度值，二者相比较即可得到标记物所在土层的强夯分层沉降值。本发明的有益效果如下：利用探地雷达的高精确性探测强夯施工后不同深度土层的沉降量，便于强夯施工现场操作、观测数据较为可靠、且测量过程对强夯加固土体无损害。
Description
技术领域
本发明涉及岩土参数测量技术领域，特别是指一种强夯作用下土体分层沉降量的测量方法。
背景技术
强夯法是利用重锤从一定高度落下夯击土体进而使地基土迅速固结、提高软弱地基承载力的地基处理方法。强夯法具有成本低廉、简单易行、效果显著等优点，强夯施工法已广泛运用到高速公路铁路、机场、核电站、大工业区、港口填海等地基加固工程中。
由于岩土体的多样性、强夯加固机制的复杂性以及各种工程项目的特殊性，对于强夯加固效果评价、加固设计参数取值等问题的深入研究仍需大量的现场试验及沉降变形监测，土体的分层沉降观测是其中一项重要内容。强夯土体分层沉降观测是通过观测强夯施工后不同深度、不同层位土体的沉降，以掌握各土层的变形特性、了解地基土体的固结压缩情况、判断地基稳定性，为后续控制施工进度、改进施工方法及确保工程安全提供参考，为强夯的研究和设计提供数据资料。
在强夯荷载作用后，测量夯击点下方及周边土体的分层沉降值十分困难，目前常用的测量方法有标记物法和分层沉降仪法。
标记物法是在填筑施工时，在夯击点正下方及周边需要测量的土层深度处一定范围内预先埋设一些标记性强的标记物或者撒布一层白灰，待强夯施工结束后，开挖或者钻孔至标记物位置或白灰层，测量其与地表的竖直距离，并与夯击前的距离值作比较，进而获取土体分层沉降值。但是该方法需要对强夯击实后的地基土重新开挖或钻孔，扰动原本固结压缩的地基土，削弱强夯加固效果，进而严重影响工程施工进度与质量，在实际工程施工中不易实现。另外，无论是埋设标记物还是撒布白灰，都需要在地表设置一些定位记号，以便确定后续开挖或钻孔的位置，然而在强夯夯击过程中，夯坑内会掉落许多松散土体，极易掩埋定位记号的位置，导致强夯过后很难找到标记物或白灰层的具体位置，也就无法测量土体分层沉降，因此该方法在实际工程施工中的可操作性不强。
分层沉降仪法是在强夯施工前预先在监测点安装埋设分层沉降管，根据读取的初始值、施工阶段以及施工结束后的观测值，获取强夯施工期间和地基使用期间的强夯土体分层沉降量。但是沉降管通常采用薄壁空心PVC管，刚度较小，与土体接触面大，沉降管会在地基加固过程中产生弯曲变形、甚至损坏，导致测得的土体沉降量与实际有较大偏差或根本无法提供观测数据。
因此，迫切需要一种可行性强、可靠性高、不扰动夯击后地基土的强夯作用下土体分层沉降量的测量方法。
发明内容
本发明提出一种强夯作用下土体分层沉降量的测量方法，解决了现有技术中现场操作不方便、观测数据准确性差、测量过程扰动原本固结压缩的地基土体的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种强夯作用下土体分层沉降量的测量方法，其方法步骤如下：
(1)制作标记物：
制作圆形铁片作为标记物，圆形铁片的厚度不小于10毫米，且表面光滑，圆形铁片的上表面焊接有挂钩；
(2)放置标记物：
确定好所有标记物的埋设位置，并在每个埋设位置处钻孔，钻孔到指定深度后，在钻孔中放入一定量干砂并击实，用绳子系住步骤(1)中制作好的圆形铁片上的挂钩，并拉住绳子缓慢将圆形铁片放入其中一个钻孔内，确保圆形铁片水平放置在干砂层上，然后回填钻孔，重复上述步骤，直至所有钻孔内均放置到圆形铁片；
(3)测量并计算强夯土体的分层沉降量：
在标记物埋设位置的上方地表，采用探地雷达采集现场数据得到观测图像，根据探地雷达的观测图像，读取每个标记物圆形铁片的初始埋设深度值以及强夯施工后的沉降后深度值；
设第i个圆形铁片的初始埋设深度值为L0i，其上方地表高程为H0i，经过强夯施工后，第i个圆形铁片的沉降后深度值为Li，其上方地表高程为Hi，则通过公式si＝(H0i-L0i)-(Hi-Li)即可计算出第i个圆形铁片的沉降量，即为第i个圆形铁片所对应土层的强夯土体分层沉降量。
作为优选，所述圆形铁片直径略小于钻孔内径，具体为110毫米。
本发明的工作原理如下：
探地雷达是通过发射天线向地下发射高频电磁波的，电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的分界面时会发生反射，当接收天线接收到反射回地面的电磁波后，我们可根据电磁波的波形、振幅强度和时间变化等特征推断地下介质的空间位置和埋藏深度。本发明利用金属物体与土体的电性差异来实现基于探地雷达的强夯土体分层沉降量的测量。
探地雷达通过发射天线发射脉冲电磁波讯号，由于土体与金属物体的电性差异较大，所以当电磁波讯号在土体中传播时，遇到土体的反射讯号与金属物体的反射讯号不同。不同反射讯号通过接收天线输入到雷达主机中，计算机与主机相连，我们根据示波器有无特殊反射讯号，可以判断有无被测目标；根据反射讯号到达滞后时间及目标物体平均反射波速，可以计算出探测目标的埋深。就这样，通过强夯施工前后探测目标埋深的差值，获取该层土体的沉降量。
本发明的有益效果为：
利用探地雷达的高精确性探测强夯施工后不同深度土层的沉降量，便于强夯施工现场操作、观测数据较为可靠、且测量过程对强夯加固土体无损害。本发明所述方法操作简单，耗时短，在实际施工中不会影响施工进度。
本发明所述测量方法不会因强夯后土体发生较大沉降量而失效；且该方法无需将强夯击实后的地基土重新开挖或钻孔，扰动原本固结压缩的地基土，是一种无损测量方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述方法中用到的标记物圆形铁片的结构示意图；
图2为图1的俯视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
一种强夯作用下土体分层沉降量的测量方法，具体步骤如下：
(1)制作圆形铁片作为标记物，圆形铁片直径略小于钻孔内径，具体为110毫米，圆形铁片的厚度不小于10毫米，且表面光滑，圆形铁片的上表面焊接有挂钩，如图1-图2所示；
(2)确定好所有标记物的埋设位置，并在每个埋设位置处钻孔，钻孔到指定深度后，在钻孔中放入一定量干砂并击实(消除因铁片自重而产生的土体压缩)，用绳子系住步骤(1)中制作好的圆形铁片上的挂钩，并拉住绳子缓慢将圆形铁片放入其中一个钻孔内，确保圆形铁片水平放置在干砂层上，然后回填钻孔，重复上述步骤，直至所有钻孔内均放置到圆形铁片；
(3)在标记物埋设位置的上方地表，采用探地雷达采集现场数据得到观测图像，根据探地雷达的观测图像，读取每个标记物圆形铁片的初始埋设深度值以及强夯施工后的沉降后深度值；
设第i个圆形铁片的初始埋设深度值为L0i，其上方地表高程为H0i，经过强夯施工后，第i个圆形铁片的沉降后深度值为Li，其上方地表高程为Hi，则通过公式si＝(H0i-L0i)-(Hi-Li)即可计算出第i个圆形铁片的沉降量，即为第i个圆形铁片所对应土层的强夯土体分层沉降量。重复上述步骤，即可测出所有圆形铁片所在各个土层的强夯土体分层沉降量。
上述步骤(2)中标记物埋设位置的设置个数根据强夯土体分层沉降量的测量需求而定。
上述步骤(2)还可以采用随填筑施工安装埋设法放置标记物，当填筑到指定标高时，在已确定的埋设位置处铺撒一层干砂并击实，目的是消除因圆形铁片自重而产生的土体压缩；待干砂稳定后，在其上方水平放置圆形铁片铁片；重复上述步骤，直至所有埋设位置均放置好圆形铁片。
探地雷达采用瑞典MALA探地雷达，该探地雷达主要由主机、雷达系统和雷达天线组成。雷达天线是用于采集地下数据的，不同频率的雷达天线探测深度不同，要根据现场测量需求选用合适频率的雷达天线，例如：100MHz、250MHz、500MHz、800MHz。
上述测量方法不会因强夯后土体发生较大沉降量而失效；且该方法无需将强夯击实后的地基土重新开挖或钻孔，扰动原本固结压缩的地基土，是一种无损测量方法。
综上所述，本发明利用探地雷达的高精确性探测强夯施工后不同深度土层的沉降量，便于强夯施工现场操作、观测数据较为可靠、且测量过程对强夯加固土体无损害。本发明所述方法操作简单，耗时短，在实际施工中不会影响施工进度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种强夯作用下土体分层沉降量的测量方法，其特征在于，其方法步骤如下：
(1)制作标记物：
制作圆形铁片作为标记物，圆形铁片的厚度不小于10毫米，且表面光滑，圆形铁片的上表面焊接有挂钩；
(2)放置标记物：
确定好所有标记物的埋设位置，并在每个埋设位置处钻孔，钻孔到指定深度后，在钻孔中放入一定量干砂并击实，用绳子系住步骤(1)中制作好的圆形铁片上的挂钩，并拉住绳子缓慢将圆形铁片放入其中一个钻孔内，确保圆形铁片水平放置在干砂层上，然后回填钻孔，重复上述步骤，直至所有钻孔内均放置到圆形铁片；
(3)测量并计算强夯土体的分层沉降量：
在标记物埋设位置的上方地表，采用探地雷达采集现场数据得到观测图像，根据探地雷达的观测图像，读取每个标记物圆形铁片的初始埋设深度值以及强夯施工后的沉降后深度值；
设第i个圆形铁片的初始埋设深度值为L0i，其上方地表高程为H0i，经过强夯施工后，第i个圆形铁片的沉降后深度值为Li，其上方地表高程为Hi，则通过公式si＝(H0i-L0i)-(Hi-Li)即可计算出第i个圆形铁片的沉降量，即为第i个圆形铁片所对应土层的强夯土体分层沉降量。
2.根据权利要求1所述的一种强夯作用下土体分层沉降量的测量方法，其特征在于，所述圆形铁片直径略小于钻孔内径，具体为110毫米。
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