4　孔隙水压力分析

4.1　单点夯试验超静孔压变化规律

为分析真空井点降水联合强夯加固软土路基过程中孔隙水压力的变化，研究其水平向和竖向的影响范围，首先对超静孔隙水压力进行分析。

4.1.1　超静孔压径向变化规律

为观测土层在真空降水后，强夯加固对径向土体的影响，确定不同夯击能的径向影响范围，在距图2中孔压观测孔KY1不同水平距离处（0m、2m、4m、6m、8m、10m、12m）进行单点夯击试验，本次试验选取的夯击能分别为1800kN·m、2200kN·m，夯击示意图如图3所示。

夯点由远及近向KY1处行进，且每次夯击待上一击引起的孔压增长完全消散后再进行，本次试验时间间隔取5min。

在1800kN·m、2200kN·m两种不同夯击能作用下，超静孔隙水压力不同径向距离变化曲线如图4所示。从曲线变化图分析可知：①击密过程中超静孔压迅速增大，可达55kPa，由于夯击能的影响随深度的增加而衰减，埋深6m处的超静孔压值小于3m处值，且随着水平距离的增大超静孔压值明显降低；②根据击密过程中超静孔压沿竖向深度和水平距离的变化情况，在软土路基中击密加固的影响范围随单击夯击能的大小变化而变化。

通过对比分析强夯后，距夯点不同处超静孔隙水压力的变化情况，可判断不同夯击能作用下的水平影响范围。本试验以超静孔隙水压力10kPa为水平影响范围值，试验发现，在第1遍夯击能1800kN·m作用下，其水平影响范围可达6～8m，在第2遍夯击能2200kN·m作用下，其水平影响范围可达8～10m。

4.1.2　超静孔压竖向变化规律

4.1.2.1　竖向变化规律

分别对监测布置图2中心线处的6个孔压观测点（KY4～KY9）进行夯击能为1800kN·m及2200kN·m的点夯试验，不同夯击能下进行4次点夯，得到不同深度处超静孔隙水压力变化曲线如图5（a）、（b）所示。

由图5可分析超静孔隙水压力在不同夯击能下沿深度的变化规律：

（1）随着竖向深度的增加，夯击能所能引起的孔隙水压力增长幅度即超静孔隙水压力值呈减小趋势。如1800kN·m夯击能下，在2～6m深度内的超静孔隙水压力值变化最为显著，在10m深度处，因夯击产生的超静孔隙水压力约为9.6kPa；在12m深度处，此值更小，约为3.2kPa。

（2）夯击能及夯击次数的增加可以提高孔隙水压力的变化幅度。对深层土体（如10m、12m处），夯击能的增大并不能显著影响超静孔隙水压力值的变化，如10m深度处，1800kN·m、2200kN·m夯击能产生的超静孔压值分别为9.6kPa、10.2kPa。

（3）随着夯击次数的增大，超静孔隙水压力的增长幅度减缓；第3击和第4击的超静孔隙水压力基本相同，孔压增量基本为零。因此通过孔压的增长判定此时的最佳夯击次数为4击。需要说明的是，2m深度处的超静孔隙水压力值较小，是由于地下水位降至约3.5m所致。

因此，在此夯击能作用下，所产生的影响深度为8～10m，影响效果比较显著的在埋深8m范围内，且适宜的点夯次数为4击。

4.1.2.2　加固深度的超静孔压判定

在计算土体压缩层厚度时，计算深度自基底算到附加应力与自重应力比值为0.2处。在强夯击密过程中，夯击所产生的超静孔隙水压力即可视为附加应力。因此本次试验将选定超静孔隙水压力与自重应力比为0.2对应的深度为有效加固深度[9]，即σz/σc=0.2处；试验区土体容重见表1，取19.3kN/m3。根据图5中夯后超静孔隙水压力的竖向变化曲线，绘制其与0.2倍自重应力的对比曲线，如图6所示。

分析图6可知，由超静孔隙水压力判定的加固深度，随着夯击能的增加而增大。在1800kN·m夯击能加固深度为6.2m，2200kN·m夯击能下加固深度为7.3m，这与下文中静力触探对比值相接近，所以此方法判定加固深度具有一定的可行性。

4.2　孔隙水压力消散规律分析

真空井点降水联合强夯法加固软土地基施工过程中，为防止土体“液化”及“橡皮土”的产生，应合理进行高真空井点降水联合强夯加固施工控制，这就需要对夯后土体内的孔压消散进行研究分析，确定合理的施工间隙。

本文将选取第1遍夯后土体内的孔压消散规律进行分析，研究夯后孔隙水压力随时间的变化规律，如图7所示。

由图7可见，强夯后的孔压随着埋深的增大，孔压上升幅度降低，且埋设大于10m后，强夯后孔压增加值不明显。

为确定每次强夯施工间隙，更加直观反映孔隙水压力消散情况，对监测数据进行整理，计算各个时刻超静孔隙水压力的消散程度，即固结度。孔隙水压力消散程度，可用下式计算：

式中　Δu0——夯后孔压；

Δut——时间t后孔压值，其值皆为相对于静孔压的超静孔隙水压力。

则

式中　Ut——孔压消散度；

pmax——夯后孔压峰值；

pi——i时后孔压值；

p0——夯前孔压稳定值。

由上述公式计算得第一次夯击后，埋设2m、4m、6m和8m初的孔压消散程度见表2。

表2可以看出，不同埋设的孔压消散速度有明显差异。其中埋深2m处的孔压1d的消散度即可达97.35%，2d后孔压消散完全；埋深6m处的孔压在4d后的消散度可达90%以上；而埋设8m处的孔压消散速率较慢，这是因为井点降水管埋设深度为6m，测点埋设深度大于管井深度，从而使得对应处的排水距离增大，孔压消散度降低。同样，运用同样的方法对第2、第3遍夯后孔压消散分析，深度6m之内的孔压消散度在间隔4d后可达90%，孔压消散明显。