4　孔隙水壓力分析

4.1　單點(diǎn)夯試驗(yàn)超靜孔壓變化規(guī)律

為分析真空井點(diǎn)降水聯(lián)合強(qiáng)夯加固軟土路基過程中孔隙水壓力的變化，研究其水平向和豎向的影響范圍，首先對(duì)超靜孔隙水壓力進(jìn)行分析。

4.1.1　超靜孔壓徑向變化規(guī)律

為觀測土層在真空降水后，強(qiáng)夯加固對(duì)徑向土體的影響，確定不同夯擊能的徑向影響范圍，在距圖2中孔壓觀測孔KY1不同水平距離處（0m、2m、4m、6m、8m、10m、12m）進(jìn)行單點(diǎn)夯擊試驗(yàn)，本次試驗(yàn)選取的夯擊能分別為1800kN·m、2200kN·m，夯擊示意圖如圖3所示。

夯點(diǎn)由遠(yuǎn)及近向KY1處行進(jìn)，且每次夯擊待上一擊引起的孔壓增長完全消散后再進(jìn)行，本次試驗(yàn)時(shí)間間隔取5min。

在1800kN·m、2200kN·m兩種不同夯擊能作用下，超靜孔隙水壓力不同徑向距離變化曲線如圖4所示。從曲線變化圖分析可知：①擊密過程中超靜孔壓迅速增大，可達(dá)55kPa，由于夯擊能的影響隨深度的增加而衰減，埋深6m處的超靜孔壓值小于3m處值，且隨著水平距離的增大超靜孔壓值明顯降低；②根據(jù)擊密過程中超靜孔壓沿豎向深度和水平距離的變化情況，在軟土路基中擊密加固的影響范圍隨單擊夯擊能的大小變化而變化。

通過對(duì)比分析強(qiáng)夯后，距夯點(diǎn)不同處超靜孔隙水壓力的變化情況，可判斷不同夯擊能作用下的水平影響范圍。本試驗(yàn)以超靜孔隙水壓力10kPa為水平影響范圍值，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在第1遍夯擊能1800kN·m作用下，其水平影響范圍可達(dá)6～8m，在第2遍夯擊能2200kN·m作用下，其水平影響范圍可達(dá)8～10m。

4.1.2　超靜孔壓豎向變化規(guī)律

4.1.2.1　豎向變化規(guī)律

分別對(duì)監(jiān)測布置圖2中心線處的6個(gè)孔壓觀測點(diǎn)（KY4～KY9）進(jìn)行夯擊能為1800kN·m及2200kN·m的點(diǎn)夯試驗(yàn)，不同夯擊能下進(jìn)行4次點(diǎn)夯，得到不同深度處超靜孔隙水壓力變化曲線如圖5（a）、（b）所示。

由圖5可分析超靜孔隙水壓力在不同夯擊能下沿深度的變化規(guī)律：

（1）隨著豎向深度的增加，夯擊能所能引起的孔隙水壓力增長幅度即超靜孔隙水壓力值呈減小趨勢。如1800kN·m夯擊能下，在2～6m深度內(nèi)的超靜孔隙水壓力值變化最為顯著，在10m深度處，因夯擊產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力約為9.6kPa；在12m深度處，此值更小，約為3.2kPa。

（2）夯擊能及夯擊次數(shù)的增加可以提高孔隙水壓力的變化幅度。對(duì)深層土體（如10m、12m處），夯擊能的增大并不能顯著影響超靜孔隙水壓力值的變化，如10m深度處，1800kN·m、2200kN·m夯擊能產(chǎn)生的超靜孔壓值分別為9.6kPa、10.2kPa。

（3）隨著夯擊次數(shù)的增大，超靜孔隙水壓力的增長幅度減緩；第3擊和第4擊的超靜孔隙水壓力基本相同，孔壓增量基本為零。因此通過孔壓的增長判定此時(shí)的最佳夯擊次數(shù)為4擊。需要說明的是，2m深度處的超靜孔隙水壓力值較小，是由于地下水位降至約3.5m所致。

因此，在此夯擊能作用下，所產(chǎn)生的影響深度為8～10m，影響效果比較顯著的在埋深8m范圍內(nèi)，且適宜的點(diǎn)夯次數(shù)為4擊。

4.1.2.2　加固深度的超靜孔壓判定

在計(jì)算土體壓縮層厚度時(shí)，計(jì)算深度自基底算到附加應(yīng)力與自重應(yīng)力比值為0.2處。在強(qiáng)夯擊密過程中，夯擊所產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力即可視為附加應(yīng)力。因此本次試驗(yàn)將選定超靜孔隙水壓力與自重應(yīng)力比為0.2對(duì)應(yīng)的深度為有效加固深度[9]，即σz/σc=0.2處；試驗(yàn)區(qū)土體容重見表1，取19.3kN/m3。根據(jù)圖5中夯后超靜孔隙水壓力的豎向變化曲線，繪制其與0.2倍自重應(yīng)力的對(duì)比曲線，如圖6所示。

分析圖6可知，由超靜孔隙水壓力判定的加固深度，隨著夯擊能的增加而增大。在1800kN·m夯擊能加固深度為6.2m，2200kN·m夯擊能下加固深度為7.3m，這與下文中靜力觸探對(duì)比值相接近，所以此方法判定加固深度具有一定的可行性。

4.2　孔隙水壓力消散規(guī)律分析

真空井點(diǎn)降水聯(lián)合強(qiáng)夯法加固軟土地基施工過程中，為防止土體“液化”及“橡皮土”的產(chǎn)生，應(yīng)合理進(jìn)行高真空井點(diǎn)降水聯(lián)合強(qiáng)夯加固施工控制，這就需要對(duì)夯后土體內(nèi)的孔壓消散進(jìn)行研究分析，確定合理的施工間隙。

本文將選取第1遍夯后土體內(nèi)的孔壓消散規(guī)律進(jìn)行分析，研究夯后孔隙水壓力隨時(shí)間的變化規(guī)律，如圖7所示。

由圖7可見，強(qiáng)夯后的孔壓隨著埋深的增大，孔壓上升幅度降低，且埋設(shè)大于10m后，強(qiáng)夯后孔壓增加值不明顯。

為確定每次強(qiáng)夯施工間隙，更加直觀反映孔隙水壓力消散情況，對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，計(jì)算各個(gè)時(shí)刻超靜孔隙水壓力的消散程度，即固結(jié)度。孔隙水壓力消散程度，可用下式計(jì)算：

式中　Δu0——夯后孔壓；

Δut——時(shí)間t后孔壓值，其值皆為相對(duì)于靜孔壓的超靜孔隙水壓力。

則

式中　Ut——孔壓消散度；

pmax——夯后孔壓峰值；

pi——i時(shí)后孔壓值；

p0——夯前孔壓穩(wěn)定值。

由上述公式計(jì)算得第一次夯擊后，埋設(shè)2m、4m、6m和8m初的孔壓消散程度見表2。

表2可以看出，不同埋設(shè)的孔壓消散速度有明顯差異。其中埋深2m處的孔壓1d的消散度即可達(dá)97.35%，2d后孔壓消散完全；埋深6m處的孔壓在4d后的消散度可達(dá)90%以上；而埋設(shè)8m處的孔壓消散速率較慢，這是因?yàn)榫c(diǎn)降水管埋設(shè)深度為6m，測點(diǎn)埋設(shè)深度大于管井深度，從而使得對(duì)應(yīng)處的排水距離增大，孔壓消散度降低。同樣，運(yùn)用同樣的方法對(duì)第2、第3遍夯后孔壓消散分析，深度6m之內(nèi)的孔壓消散度在間隔4d后可達(dá)90%，孔壓消散明顯。