軟土地基處理粉噴樁軟基加固技術(shù)

1、168/168軟土地基處理:粉噴樁軟基加固技術(shù)的研究概 述第一節(jié) 地基處理的目的及意義任何建筑物的荷載最終將傳遞到地基上，由于上部結(jié)果材料強度專門高，而地基土強度專門低，壓縮性較大，因此通過設(shè)置一定結(jié)構(gòu)型式和尺寸的基礎(chǔ)才能解決那個矛盾?；A(chǔ)具有承上啟下的作用，它一方面處于上部結(jié)構(gòu)的荷載及地基反力的共同作用下，承受由此產(chǎn)生的內(nèi)力；基礎(chǔ)底面的反力反過來又作為地基土的荷載，使地基產(chǎn)生應(yīng)力和變形?；A(chǔ)設(shè)計時，除了需保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)本身具有足夠的剛度和強度外，同時還需選擇合理的基礎(chǔ)尺寸和布置方案，使地基的強度和沉降保持在規(guī)范同意的范圍內(nèi)。因此，基礎(chǔ)設(shè)計又常被稱為地基基礎(chǔ)設(shè)計。凡是基礎(chǔ)直接建在未經(jīng)加固的天然土

2、層上時，這種地基稱之為天然地基。若天然地基專門軟弱，則事先需要通過人工處理后再建筑基礎(chǔ)者，這種地基稱之為人工地基。隨著國民經(jīng)濟的高速進展，不僅需要選擇在地基條件良好的場地從事建設(shè)，而且有時也不得不在地質(zhì)條件不良的地基上進行修建。另外，科學技術(shù)的日新月異也使結(jié)構(gòu)物的荷載日益增大，對變形要求越來越嚴，因而原來一般可被評價為良好的地基，也可能在某種特定條件下非進行地基處理不可，因此，地基處理的重要地位也日益明顯，已成為制約工程建設(shè)的要緊因素，如何選擇一種既滿足工程要求，又節(jié)約投資的設(shè)計、施工和驗算方法，差不多刻不容緩的呈現(xiàn)在寬敞的工程技術(shù)人員面前。軟土是指近代沉積的軟弱土層，由于它低強度，高壓縮性和

3、弱透水性，作為地基，常常成為棘手的工程地質(zhì)問題。軟土的成分包括飽含水分的軟弱粘土和淤泥土，其工程性質(zhì)要緊取決與顆粒組成、有機質(zhì)含量、土的結(jié)構(gòu)、孔隙比及天然含水量。軟土地基的共同特性是：天然含水量高，最小為30%40%，最高可達200%；孔隙比大，最小為0.81.2，最大達5；壓縮系數(shù)大；滲透系數(shù)小，一般小于1106軟弱地基的特點決定了在這種地基上建筑工程，必須進行地基處理。地基處理的目的確實是采取適當?shù)拇胧└纳频鼗鶙l件，要緊包括：改善剪切特性地基的剪切破壞以及在土壓力作用下的穩(wěn)定性，取決于地基土的抗剪強度。因此，為了防止剪切破壞以及減輕土壓力，需要采取一定措施以增加地基土的抗剪強度。改善壓縮特

4、性要緊是采納一定措施以提高地基土的壓縮模量，藉以減少地基土的沉降。另外，防止側(cè)向流淌（塑性流淌）產(chǎn)生的剪切變形，也是改善剪切特性的目的之一。改善透水特性由于地下水的運動會引起地基出現(xiàn)一些問題，為此，需要采取一定措施使地基土變成不透水層或減輕其水壓力。改善動力特性地震時飽和松散粉細砂（包括一部分輕亞粘土）將會產(chǎn)生液化。因此，需要采取一定措施防止地基土液化，并改善其振動特性以提高地基的抗震特性改善專門土的不良地基特性要緊是指消除或減少黃土的濕陷性和膨脹性等專門土的不良地基特性。第二節(jié)地基處理的分類和方法我國勞動人民在處理地基方面有著極其寶貴的豐富經(jīng)驗，據(jù)史料記載，早在兩千年往常就已采納在軟土中夯入

5、碎石等壓密土層的夯實法，灰土和三合土的換土墊層法也是我國的傳統(tǒng)建筑技術(shù)之一。隨著時代的進展，地基處理方法也有了長足進步，按時刻分可分為臨時處理和永久處理；按深度分可分為淺層處理和深層處理；按土性對象分可分為砂性土處理和粘性土處理，飽和土處理和非飽和土處理等。許多方法尚在不斷進展中，差不多方法是置換，夯實，擠密，排水，膠結(jié)，加筋和熱學等處理方法。這些方法差不多上被實踐證明的行之有效的方法。近三、四十年來，國外在地基處理技術(shù)方面進展十分迅速，老方法得到改進，新方法不斷涌現(xiàn)。在60年代中期，從如何提高土的抗拉強度這一思路中，進展了土的“加筋法”；從如何有利于土的排水和加速固結(jié)這一差不多觀點動身，進展

6、了土工織物、砂井預(yù)壓和塑料排水板；從如何進行深層壓密處理的方法考慮，進展了“強夯法”和“振動水沖法”等。另外，現(xiàn)代工業(yè)的進展，對地基工程提供了強大的生產(chǎn)手段，真空泵的問世，建立了“真空預(yù)壓法”，在壓縮空氣機的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了“高壓噴射注漿法”。隨著地基處理工程實踐經(jīng)驗的積存，人們在改造土的工程性質(zhì)的同時，不斷豐富了對土的特性的認識，從而又推動了地基處理技術(shù)和方法的更新，往常簡單的分類方法差不多不能符合時代的要求，按地基處理的作用機理對地基處理方法進行分類，能體現(xiàn)各種處理方法的要緊特點，是一種比較妥當?shù)姆诸惙椒?。按地基處理的作用機理分類，各種處理方法的簡介見表：表11各種處理方法的比較分類處理方法原

7、理及作用有用范圍優(yōu)點及局限性淺層密實法機械碾壓法挖除淺層軟弱土或不良土，分層碾壓或夯實土，按回填的材料可分為沙（石）墊層，碎石墊層，粉煤灰墊層，干渣墊層，土（灰土，二灰）墊層等。它可提高持力層的承載力，減小沉降量，消除或部分消除土的濕陷性和膨脹性，防止土的凍脹及改善土的抗液化性。常用于基坑面積大和開挖土方量較大的回填土方工程，適用于處理淺層非飽和軟弱土地基，濕陷性黃土地基，膨脹性地基，季節(jié)性凍土地基，素填土和雜填土地基。簡易可行，但僅限于淺層處理，一般不大于3米，對濕陷性黃土地基不大于5米。如遇地下水，關(guān)于重要工程需要附加降低地下水的措施。重錘夯實法適用于地下水位以上為潮濕的粘性土，砂土和濕陷

8、性黃土，雜填土和分層填土地基。續(xù)表11處理方法原理及作用有用范圍優(yōu)點及局限性淺層密實法平板振動法挖除淺層軟弱土或不良土，分層碾壓或夯實土，按回填的材料可分為沙（石）墊層，碎石墊層，粉煤灰墊層，干渣墊層，土（灰土，二灰）墊層等。它可提高持力層的承載力，減小沉降量，消除或部分消除土的濕陷性和膨脹性，防止土的凍脹及改善土的抗液化性。適用于處理非飽和性，無粘性土或粘粒含量少而透水性強的雜填土地基簡易可行，但僅限于淺層處理，一般不大于3米，對濕陷性黃土地基不大于5米。如遇地下水，關(guān)于重要工程需要附加降低地下水的措施。強夯擠密法采納邊強夯、邊填碎石、邊擠淤的方法，在地基中形成碎石墩體，從而提高地基承載力和

9、減小沉降。適用于厚度較小的淤泥和淤泥質(zhì) 土地基。應(yīng)通過試驗方法確定其適用性。爆破法由于振動使土體產(chǎn)生液化和變形，達到較大的密實度，用以提高地基承載力和減小沉降。適用于飽和性砂或非飽和性但經(jīng)灌水后飽和的砂，粉土和濕陷性黃土。深層密實法強夯法利用強大的夯擊能，迫使深層土液化和動力固結(jié)，使土體密實，用以提高地基承載力和減小沉降，消除土的濕陷性、膨脹性和液化性。強夯置換是指對厚度小于6米的軟弱土層邊夯邊填碎石，形成深度為36米，直徑為2米左右的碎石柱體，與周圍土體形成復(fù)合地基。適用于碎石土，砂土，素填土，雜填土，低飽和度的粉土與粘性土，濕陷性黃土。強夯置換法適用于軟粘土。施工速度快，施工質(zhì)量容易得到保

10、證。經(jīng)處理后土體性質(zhì)較為均勻，造價經(jīng)濟，適用于大面積場地。施工時對周圍有專門大的振動和噪音，不宜在鬧市區(qū)施工，同時需要整套強夯設(shè)備（重錘，起重機）。續(xù)表11分類處理方法原理及作用有用范圍優(yōu)點及局限性深層密實法擠密法（碎石、砂石樁擠密法）（土，灰土，二灰樁擠密法）（石灰樁擠密法）利用擠密或振動使深層土密實，并在振動或擠密過程中回填以砂，礫石，碎石，土，灰土，二灰或石灰等，形成砂樁，碎石樁，土樁，灰土樁，二灰樁，或石灰樁，與樁間土一起組成復(fù)合地基，從而提高地基承載力，減少沉降量，消除或部分消除土的濕陷性或液化性。砂（砂石）樁擠密法，振動水沖法，干振碎石樁法一般適用于雜填土和松散砂土，對軟土地基經(jīng)試

11、驗證明加固有效時方可使用。土樁，灰土樁，二灰樁擠密性一般適用于地下水位以上深度為510米的濕陷性黃土和人工填土。石灰樁適應(yīng)于軟弱的粘性土和雜填土。經(jīng)振沖處理后地基土性質(zhì)較為均勻。排水固結(jié)法堆載預(yù)壓法真空預(yù)壓法降水預(yù)壓法電滲排水法通過布置垂直排水井，改善地基排水條件，并采取加壓，抽水，抽氣和電滲等措施，以加速地基土的固結(jié)和強度的增長，提高地基土的穩(wěn)定性，并使沉降提早完成。適用于處理厚度較大的飽和粘土和沖填土地基，但關(guān)于厚的泥炭層要慎重對待。需要有預(yù)壓時刻和荷載條件及土石方搬運機械。對真空預(yù)壓，預(yù)壓壓力達80kpa還不夠時，可同時加土石方堆載。真空泵需長時刻抽氣，耗電量大。降水預(yù)壓法無須堆載，效果

12、取決于降水水位的深度，需長時刻，耗電量大。加筋法加筋土，土錨，土釘錨板在人工填土地路堤或擋墻內(nèi)鋪設(shè)土工合成材料：鋼帶，鋼條，尼龍或玻璃纖維等作為拉筋，或在軟弱土層上設(shè)置樹根樁或碎石樁等，使這種人工復(fù)合土體能夠承受抗拉、抗壓、抗剪和抗彎作用，用以提高地基的承載力，減小沉降量和增加地基穩(wěn)定性。加筋土適用于人工填土的路堤和擋墻結(jié)構(gòu)。土錨，土釘，錨板運用于土坡穩(wěn)定。適用于處理淺層地基，簡便易行，施工速度較快。土工合成材料適用于砂土，粘性土和軟土。樹根樁適用于各類土，可用于穩(wěn)定土坡支拉結(jié)構(gòu)或用于對既有建筑物的托換結(jié)構(gòu)。砂石樁、砂樁、碎石樁適用于粘性土，疏散砂性土和人工填土，關(guān)于軟土，經(jīng)試驗證明有效時方可

13、使用。續(xù)表11分類處理方法原理及作用有用范圍優(yōu)點及局限性熱學法熱加固法熱加固法是通過滲入熱空氣和燃燒物，并依靠熱傳導(dǎo)將細顆粒土加熱到適當溫度（100oC以上）則土的強度就會增加，而壓縮性隨之降低。適用于非飽和粘性粉土和濕陷性黃土。處理地基深度大，加固效果明顯，污染性小，但受地理因素和氣候條件的限制。凍結(jié)法采納液體氮或二氧化碳膨脹的方法，或采納一般的制冷設(shè)備與一個閉閥式液壓系統(tǒng)相連接，使冷卻液在內(nèi)部流淌，造成軟而濕的土進行凍結(jié)，以提高土的強度和降低壓縮性。適用于各類土，特不在軟弱地質(zhì)條件下，開挖深度大于78米，以及低于地下水位的情況下是一種普便而有效的施工措施。膠結(jié)法注漿法（灌漿法）通過注入水泥

14、漿液或化學漿液的措施使土粒膠結(jié)，用于提高地基承載力，減小沉降量，增加穩(wěn)定性，防止?jié)B漏。適用于處理巖基，砂土，粉土，淤泥質(zhì)粘土，粉質(zhì)粘土，粘土和一般人工填土，可加固暗濱和使用在托換工程中施工時水泥漿冒出地面，流失量大，對流失的水泥漿應(yīng)設(shè)法予以利用。高壓噴射注漿法將有專門噴嘴的注漿管通過鉆孔置入到處理土層的預(yù)定深度，然后將漿液（通常是水泥漿）以高壓沖切土體，在噴射漿液的同時，以一定的速度旋轉(zhuǎn)提升，形成水泥柱圓柱體，若噴嘴提升而不旋轉(zhuǎn)，則形成墻狀固結(jié)體。加固后可提升地基承載力，減少沉降，防止砂土液化，管涌和基坑隆起，建成防滲帷幕。適用于處理淤泥，淤泥質(zhì)粘土，粘性土，粉土，黃土，砂土和人工填土等地基。

15、當土中含有較大的大粒徑塊石，堅硬粘性土，大量植物根莖或過多有機質(zhì)時，應(yīng)依照現(xiàn)場試驗結(jié)果確定運用程度。對既有建筑物可進行托換工程。水泥攪拌法分濕法（深層攪拌法）和干法（粉體噴射攪拌法）兩種。濕法利用深層攪拌機將水泥漿和地基土原位拌和。干法利用粉噴機將水泥粉或石灰粉與地基土原位拌和。攪拌后形成柱狀水泥土體。提高承載力，用于處理淤泥，淤泥質(zhì)土，粉土和含水量較高且地基承載力不大于120Kpa的粘性土等地基。當用于處理泥炭類土或地下水有侵蝕性宜通過試驗確定適用程度。經(jīng)濟效果顯著，目前差不多成為我國軟土地基建筑67層建筑物、高等級公路路基、防滲墻等工程最為經(jīng)濟合理的處理方法之一。不能用于含石塊的雜填土。以

16、上各種地基處理方法差不多上根椐不同軟弱土性質(zhì)進展起來的。在選擇不同的地基處理方案時需要考慮以下因素：土的類不；處理后土的加固深度；上部結(jié)構(gòu)要求；能提供的材料；具有地基處理的機械設(shè)備；周圍環(huán)境因素；施工工期要求；施工隊伍技術(shù)素養(yǎng)；施工技術(shù)條件和經(jīng)濟指標比較等。各種地基處理方法的土質(zhì)適用情況、加固效果和最大有效處理深度見表12：表12各種地基處理方法的土質(zhì)適用情況、加固效果和最大有效處理深度分類序號處理方法土質(zhì)適用情況加固效果常用有效處理深度(米)淤泥質(zhì)土人工填土無粘性土濕陷性黃土粘性土降低壓縮性提高抗剪性增加不透水性改善動力特性飽和土非飽和土淺層加固法1換土墊層法*32機械碾壓法*33平板振動法

17、*1.54重錘夯實法*1.55土工合成材料法*1.5深層加固法6強夯法*107砂（砂石）樁擠密法*208振動水沖法*189干振碎石樁法*610土（灰土，二灰）樁擠密法*2011石灰樁擠密法*2012砂井（袋裝砂井，塑料排水板）預(yù)壓法*1513真空預(yù)壓法*1514降水預(yù)壓法*3015電滲排水法*2016注漿法*2017高壓噴射注漿法*2018深層攪拌法*1819粉體噴射攪拌法*12地質(zhì)構(gòu)造情況的復(fù)雜性要求在具體工程實踐中要注重各種處理方法的加固機理，有用范圍，優(yōu)點及局限性。真正做到因“地”制宜，達到提高地基承載力，減小沉降，保證上部建筑物的正常使用的目的。第三節(jié)粉體噴射攪拌法的進展歷史、工程特點

18、及其應(yīng)用一 粉體噴射攪拌法的進展歷史、現(xiàn)狀及工程特點粉體噴射攪拌法是在軟土地基中輸入粉體加固材料（水泥粉或石灰粉），通過攪拌機械與原位地基土強制性攪拌混合，使地基土和加固材料發(fā)生化學反應(yīng)，在穩(wěn)定地基土的同時提高其強度的方法。1967年瑞典KJELD PAUS提出使用石灰攪拌樁加固15米深度范圍內(nèi)軟土地基的設(shè)想，并于1971年現(xiàn)場制成一根用生石灰和軟土攪拌制成的樁。次年在瑞典斯德哥爾摩以南約10公里的HUDDING用石灰粉體攪拌樁作為路堤和深基坑邊坡穩(wěn)定措施。瑞典的LINDENALIMAT公司還生產(chǎn)出專用的成樁機械，柱徑可達500mm，最大加固深度1015米同一時期，日本于1967年由運輸部港灣

19、研究所開始研制石灰攪拌施工機械，1974年在軟土地基加固工程中應(yīng)用，并研制出兩種石灰攪拌機械，形成兩種施工方法。一類為使用顆粒狀生石灰的深層攪拌法（DLM法），另一類為使用生石灰粉末的粉體噴射攪拌法（DJM法）。由于粉體噴射攪拌法采納粉體作為固化劑，不再向地基中注入附加水分，反而能充分汲取周圍軟土中的水分，因此加固后地基的初期強度高，對含水量高的軟土，加固效果尤為明顯，該技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)由鐵道部第四勘測設(shè)計院于1983年初開始進行粉體噴射攪拌法加固軟土的試驗研究，并于1984年在廣東省云浮硫鐵礦鐵路專用線上單孔4.5米蓋板箱涵軟土地基加固工程中使用，后來相繼在武昌和連云港用于下水道河

20、槽擋土墻和鐵路涵洞軟土地基加固，均獲得良好效果。它為軟土地基加固技術(shù)開拓了一種新的方法，并在鐵路，工路，市政工程，港口碼頭，工業(yè)和民用建筑等軟土地基加固方面推廣使用。粉體噴射攪拌法自1986年經(jīng)國家鑒定（獲科技進步獎）正式應(yīng)用于工程，同時專項技術(shù)規(guī)程的頒布（軟土地基深層攪拌加固技術(shù)規(guī)程YBJ22591），標志著該技術(shù)在設(shè)計和施工上趨于成熟。粉體噴射攪拌法加固地基有如下特點：使用的固化材料（干燥狀態(tài)）可更多汲取軟土地基的水分，對加固含水量高的軟土地基，效果更為顯著。固化材料全面的被噴射到靠攪拌葉片旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的孔隙中，同時又靠土的水分把它粘附到孔隙內(nèi)部，隨著攪拌葉片的攪拌，使固化劑均勻的分布在

21、土中，可不能產(chǎn)生不均勻的散亂現(xiàn)象，有利于提高地基土加固強度，被加固土的無側(cè)限抗壓強度能夠提高許多，達幾十倍以上，一般為5004000Kpa，而且強度增長快，工期短，有利于快速施工。適量的選擇固化劑，摻入比，攪拌方式，置換率等，可達到良好的軟基加固效果。與高壓噴射注漿法和水泥漿深層攪拌法相比，輸入地基土中固化材料要少得多，無漿液排出，無地面隆起現(xiàn)象。粉體噴射攪拌法施工能夠加固成群樁，也能夠交替搭接成壁狀，格柵狀或塊狀，使的固化材料為干燥狀態(tài)的直徑為0.5mm就地加固，無棄土，減少土方工程。施工無振動，無噪聲，無排污，對周圍環(huán)境無污染，對周邊軟土無擾動。加固費用不高，成樁快。一般日成樁300400

22、米，成樁10天左右即可進行下一道工序施工，大大縮短施工周期。粉體噴射攪拌法（干法）由漿體深層攪拌法（濕法）改進而來。在原地基承載力高時，濕法施工比干法施工攪拌攪拌效果理想。若采納干法施工，攪拌后形成的水泥土均勻性相對較差。另外，當天然地基土的含水量較低時，干法攪拌滿足不了水泥水化反應(yīng)的水量要求，從而達不到理想的效果。二 粉體噴射攪拌法在路基設(shè)計中的應(yīng)用粉體噴射攪拌法作為軟土地基處理的一種方法，由于其加固工期短，見效快，就地處理，最大限度利用原土，無污染，加固后地基整體性、水穩(wěn)定性及強度都有大幅度的提高，目前已得到越來越多的應(yīng)用。在我國，粉噴樁加固軟弱土層差不多被廣泛的用于鐵路、高等級公路、市政

23、工程、工業(yè)與民用建筑、港口碼頭等工程的地基加固，并取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟效果和社會效果。尤其對高速公路的建設(shè)而言，路線所經(jīng)區(qū)域的不良地質(zhì)要緊為軟土地基，路堤的沉降，橋頭的沉降和小型構(gòu)造物的不均勻沉降，常常是工程設(shè)計人員面臨的要緊難題，這些問題解決的好壞與否，不僅直接關(guān)系到高速公路建設(shè)成敗的關(guān)鍵，也是操縱工期、關(guān)系工程造價的重要環(huán)節(jié)。為了確保路面的使用質(zhì)量，在充分考慮各種軟土路段路基的處理方案時，許多工程采納粉噴樁對軟土路基的高填土部分和橋頭部位進行處理。國內(nèi)外工程實踐表明，通過加固后的土體壓縮性明顯減小，抗側(cè)向變形能力有所提高，明顯防止軟土對橋臺樁基的側(cè)向擠密作用。又因水泥土的固化時刻較短，在爭

24、取時刻的過程中不失為一種有效的軟基處理方法。在施工期緊的情況下，遇到橋臺施工與橋臺后填土安排的矛盾時，許多中高填土部位采納粉噴樁加固方案。第四節(jié)問題的提出和本文要緊研究內(nèi)容一問題的提出1粉體噴射攪拌法常被應(yīng)用于建筑物地基、高速公路路基等加固工程中，其機理是基于水泥對土的加固作用。然而這項技術(shù)的進展歷史僅僅為幾十年，對其加固機理的認識還不充分，設(shè)計理論和方法還不不成熟，有些還處于半理論半經(jīng)驗的狀態(tài)。粉噴樁的一般設(shè)計原則為樁徑50cm，粉劑為425#水泥干粉，摻量為天然土重的15%，樁間距約為12米2工程實踐表明，粉體噴射深層攪拌法的施工工藝、施工機械尚待進一步完善；攪拌樁的檢測方法及手段長期懸而

25、未解；目前尚無統(tǒng)一的粉噴樁質(zhì)量檢測方法和驗收標準。粉體噴射深層攪拌加固技術(shù)進展至今，加之工程治理的疏漏，操作人員素養(yǎng)的參差不齊，技術(shù)應(yīng)用的某種失度，確實有加固失敗，工程失事的情況發(fā)生，致使深層攪拌這一個有明顯優(yōu)勢的加固技術(shù)在國內(nèi)的進展受到了限制。對粉噴樁這種隱蔽工程而言，如何準確、有效、快速的檢測其施工質(zhì)量，一方面為建設(shè)單位的現(xiàn)場質(zhì)量的操縱提供依據(jù)，另一方面便于及時的檢查和發(fā)覺施工過程中出現(xiàn)的問題，解決施工質(zhì)量狀況令人疑慮狀況，有必要提供一種行之有效的檢測方法，來充分發(fā)揮粉噴樁加固地基經(jīng)濟、有效、節(jié)約工時等多種優(yōu)點。3提高地基承載力和減小壓縮層的沉降量是地基處理的要緊目的。由于工程結(jié)構(gòu)物對地基

26、的要求，隨型式、規(guī)模及重要性而異，對軟弱地基的推斷標準也難有一個統(tǒng)一的正確的定義。因此，沉降量的合理估算，是地基加固方案設(shè)計的一個重要依據(jù)。沉降量估算的小，將會阻礙上部建筑物的正常使用乃至破壞，造成不必要的損失；沉降量估算過大，將直接導(dǎo)致工程造價提高，投資增加，經(jīng)濟效益低下。如何在種類繁多的各種沉降計算方法中選擇一種適合工程應(yīng)用、原理易于理解、計算結(jié)果合理、方法簡單易行的有用計算方法，對工程技術(shù)人員而言，將具有直接的工程實踐意義。鑒于以上緣故，本文以在建的省“九五”重點工程南京至馬鞍山高速公路的軟基加固工程為依托，結(jié)合河海大學結(jié)構(gòu)研究所與南京公路建設(shè)處合作的南京市重點建設(shè)工程南京至高淳高等級公

27、路二期工程，對粉噴樁加固路基方案的設(shè)計、樁基現(xiàn)場質(zhì)量操縱及粉噴樁復(fù)合地基沉降的計算進行了初步研究，以期加深前期經(jīng)驗，積存資料成果，指導(dǎo)工程實踐，達到修正和完善現(xiàn)有工程設(shè)計、現(xiàn)場檢測和沉降計算方法的目的。二本文要緊研究內(nèi)容水泥土抗壓強度的阻礙因素分析為了經(jīng)濟合理地確定深層攪拌法加固地基土的技術(shù)方案，確定與地基土加固相適應(yīng)的水泥品種、標號和水泥摻入比，同時也是為地基加固設(shè)計提供必不可少的試驗資料，預(yù)先進行了各種不同方案的水泥土室內(nèi)配比試驗。目的在于探究用水泥土加固各種成因軟土的適宜性，了解加固水泥的摻入比、含水量、齡期、外摻劑等對水泥土強度的阻礙，求得波速、摻入比、含水量、干密度、齡期和標貫擊數(shù)與

28、強度的關(guān)系，從而為設(shè)計、計算和施工提供可靠的參數(shù)?，F(xiàn)場樁基質(zhì)量檢測本文首先依照波速、標貫與抗壓強度的相關(guān)性分析揭示的彼此之間的客觀關(guān)系，對反射波動測法、鉆孔取芯和標準貫入試驗的方法應(yīng)用于現(xiàn)場樁基檢測的可行性進行了論證，并結(jié)合本次工程實踐，對反射波動測法、鉆孔取芯和標準貫入試驗的方法應(yīng)用于現(xiàn)場樁基檢測的合理性進行評價。目的在于尋求一種與工程實際相適應(yīng)，操作簡便易行，結(jié)果合理可靠的方法，從而更好的對現(xiàn)場施工進行質(zhì)量監(jiān)控。地基沉降計算方法分析對高速公路軟土路基的處理而言，沉降量的估確實是決定軟基是否需要處理及處理效果如何的重要步驟，合理的計算沉降量將具有非比平常的重要意義。本文結(jié)合試驗和原觀分析，對

29、復(fù)合地基沉降的各種計算方法進行了對比分析和估價，決定采取數(shù)值和簡化兩種計算手段。數(shù)值計算采納非線性有限元方法，土體假定為鄧肯張模型，以比奧固結(jié)理論為基礎(chǔ)，考慮側(cè)向變形和滲流對沉降的阻礙，將樁土作為整體劃分網(wǎng)格，取網(wǎng)格節(jié)點上孔隙壓力和豎向、水平向位移為差不多未知量，在填土作用下依照土體勁度和滲透性建立方程，解得孔壓和位移隨時刻的變化。簡化計算要緊采納等效模量當層法和MindlinBoussinesq聯(lián)合求解法計算沉降，并依照有限元計算或現(xiàn)場實測結(jié)果進行修正。本文目的在于通過以上嘗試，選擇一種適宜本地區(qū)簡易而又較合理、易于為工程技術(shù)人員同意的的沉降計算方法。第二章 室內(nèi)配比試驗中水泥土強度阻礙因素

30、分析粉體噴射深層攪拌法處理軟土地基要緊是通過水泥與軟土通過一系列物理化學反應(yīng)，對軟土結(jié)構(gòu)進行改變來提高地基承載力和減小沉降量來實現(xiàn)加固目的。粉噴樁加固軟土地基的效果，要緊取決于加固土的性質(zhì)、水泥摻入量的多寡、樁長和樁間距的大小等因素。就目前的粉噴樁工程設(shè)計而言，其加固方案差不多上是千篇一律，專門難做到與工程實際相結(jié)合，使得粉噴樁加固地基經(jīng)濟效益明顯的作用未能充分發(fā)揮。因此，我們進行室內(nèi)配比試驗的目的，確實是模擬粉噴樁的現(xiàn)場加固過程，反映出加固過程中的決定性因素，然后結(jié)合具體工程軟弱土層的物理力學特性，尋求最優(yōu)加固方案。在室內(nèi)配比方案中，如何確定阻礙水泥土的因素和阻礙因素中的要緊因素，第一步要搞

31、清晰水泥土的加固機理。因此，本文首先從對水泥土加固機理的研究動身，試圖揭示軟土改性的機理。第一節(jié) 水泥土加固機理分析水泥加固土的物理化學反應(yīng)過程和混凝土硬化機理不同。混凝土的硬化要緊是在粗填充料的比表面積不大，活性專門弱的介質(zhì)中進行水解水化作用，因此凝聚速度較快。而在水泥加固土中，由于水泥摻量專門小，水泥的水化水解反應(yīng)完全是在具有一定活性的介質(zhì)土的圍繞下進行的，因此水泥加固土的強度增長過程比混凝土較為緩慢。軟土工程性狀差的物質(zhì)多為粘性礦物成分（如蒙脫石，伊利石，高嶺石等），這類次生礦物構(gòu)成的土粒極細，比表面積大，且多呈片狀，性質(zhì)爽朗，有較強的吸附水能力，改善粘土礦物性質(zhì)就能夠改善軟土的物理力學

32、性質(zhì)。一水泥的水解水化反應(yīng)一般的硅酸鹽水泥要緊是氧化鈣，二氧化硅，三氧化二鋁，三氧化二鐵，三氧化硫等組成，摻入的水泥與軟土中的水發(fā)生水解和水化反應(yīng)，在軟土中形成水泥石骨架。要緊反應(yīng)如下：2（3CaOSiO2）+6H2O3CaO2SiO23H2O+3Ca（OH）2；2（2CaOSiO2）+4H2O3CaO2SiO23H2O+Ca（OH）2；3CaOAl2O3+6H2O3CaOAl2O36H2O；4CaOAl2O3 Fe2O3+ 2Ca（OH）2+10H2O3CaOAl2O36H2O+3CaOFe2O36H2O；3CaSO4+3CaOAl2O3+32H2OCaOAl2O33CaSO432H2O;生

33、成物要緊為氫氧化鈣，含水硅酸鈣，含水鋁酸鈣，含水鐵酸鈣和水泥桿菌等化合物。所生成的氫氧化鈣，含水硅酸鈣能迅速溶于水中，使水泥顆粒表面重新暴露出來，再與水發(fā)生反應(yīng)，如此周圍的水溶液就逐漸達到飽和。當溶液達到飽和后，水分子雖接著滲入顆粒內(nèi)部，但新生成物不能再接著溶解，只能以膠體析出，懸浮在溶液中。依照電子顯微鏡的觀看，水泥桿菌最初以桿狀結(jié)晶形式在比較短的時刻內(nèi)析出，其生成量隨水泥摻入量的多寡和齡期的長短而異。由X射線衍射分析，這種反應(yīng)迅速，最后把大量自由水以結(jié)晶水的形式固定下來。這關(guān)于含水量高的軟土強度增長有專門意義，可使土中自由水的減少量約為水泥桿菌生成重量的46%。因此，硫酸鈣的摻量不能太多，

34、否則這種水泥桿菌針狀結(jié)晶會使水泥發(fā)生膨脹而遭到破壞。因此，使用合適，在某種特定的條件下，可利用這種膨脹勢來使加固土發(fā)生膨脹、擠密作用來增加地基加固效果。二粘土顆粒與水泥水化物的作用當水泥的各種水化物生成后，有的自身接著硬化，形成水泥石骨架，有的則與周圍具有一定活性的粘土顆發(fā)生反應(yīng)。1）離子交換和團?；饔谜惩梁退Y(jié)合時就表現(xiàn)一定的膠體特性，如土中二氧化碳遇水后，形成膠體微粒，其表面帶有鈉離子或鉀離子，它們能和水泥水化生成的氫氧化鈣中鈣離子Ca+進行當量吸附交換，使較小的土顆粒形成較大的土團粒，從而使土體的強度提高。水泥水化生成的凝膠粒子的比表面積約比原水泥顆粒大1000倍，因而產(chǎn)生專門大的表面

35、能，有強烈的吸附活性，能使較大的土團粒進一步結(jié)合，形成水泥土的團粒結(jié)構(gòu)，并封閉各團粒的孔隙，形成牢固的聯(lián)結(jié)。從宏觀上看也能使水泥土的強度大大提高。2）硬凝反應(yīng)隨著水泥水化反應(yīng)的深入，溶液中析出大量的鈣離子，當其數(shù)量超過離子交換需要量后，在堿性環(huán)境中，能使組成粘土礦物的二氧化硅及三氧化二鋁的一部分或大部分與鈣離子進行化學反應(yīng)，逐漸生成不溶于水的結(jié)晶化合物，增大水泥土強度。SiO2+ Ca（OH）2+nH2O3CaOSiO2(nH)H2O;Al2O3+ Ca（OH）2+nH2OCaOAl2O3(n+1)H2O;從電子顯微鏡掃描的觀看可見，拌入水泥7天時，土顆粒周圍充滿了水泥凝膠體，并有少量水泥水化

36、物結(jié)晶萌芽；一個月后，水泥土生成大量纖維狀結(jié)晶，并不斷延伸充填到顆粒間的孔隙中，形成網(wǎng)狀構(gòu)造；到五個月后，纖維狀結(jié)晶輻射向外伸展，產(chǎn)生分叉，相互結(jié)合形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，土顆粒的性狀差不多不能分辨。3）碳酸化作用水泥水化物中游離的氫氧化鈣能汲取水中和空氣中的二氧化碳，發(fā)生碳酸化作用，生成不溶于水的碳酸鈣，這種反應(yīng)也能使水泥土增加強度，但增長強度較慢，幅度較小。從水泥土加固機理分析，由于攪拌機械的切削作用，實際上不可幸免會留下一些未被粉碎的大小團粒，在拌入水泥后將出現(xiàn)水泥漿包裹土團的現(xiàn)象，而土團間的大孔隙差不多上已被水泥顆粒填滿。因此，加固的水泥土中形成一些水泥較多的微區(qū)，而在大小土團內(nèi)部則沒有水泥。只

37、有在較長的時刻，土團內(nèi)的土顆粒在水泥水解產(chǎn)生的滲透作用下，才逐漸改變性質(zhì)。因此在水泥土中不可幸免的會產(chǎn)生強度較大和水穩(wěn)定性較好的水泥石和強度較低的土團粒區(qū)。兩者在空間相互交替，從而形成一種獨特的水泥土結(jié)構(gòu)?？梢姡瑪嚢柙匠浞?，土塊被粉碎得越小，水泥分布到土中越均勻，則水泥土結(jié)構(gòu)的離散性越小，其宏觀強度也越高。第二節(jié) 水泥土的室內(nèi)配比試驗一試驗?zāi)康能浫跬翆拥姆蹏姌都庸碳夹g(shù)是基于水泥對軟土的加固作用，而目前這項技術(shù)的進展僅僅經(jīng)歷了幾十年，不管從加固機理依舊設(shè)計計算方法依舊施工工藝均有不完善的地點，有些還處于半理論半經(jīng)驗狀態(tài)，因此，應(yīng)該特不重視水泥土的室內(nèi)配比試驗。通過對試驗結(jié)果的分析，掌握一些規(guī)律性

38、因果關(guān)系來指導(dǎo)粉噴樁加固方案的設(shè)計。本文依照各種不同方案的水泥土室內(nèi)配比試驗結(jié)果，利用多元線性回歸和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩種數(shù)學方法對地基土加固效果有阻礙的因素如：摻入比、含水量等因素進行了分析，希望對設(shè)計、計算和施工中重要參數(shù)的確定有指導(dǎo)意義，從而經(jīng)濟合理地確定深層攪拌法加固地基土的技術(shù)方案，也為類似工程提供參考數(shù)據(jù)。具體步驟如下：1確定哪些變量xi（如水泥品種，標號，摻入比，含水量，攪拌方式，養(yǎng)護條件等）對響應(yīng)Y（如無側(cè)限抗壓強度，抗剪，抗拉強度等）最有阻礙。2確定最有阻礙的xi設(shè)置在何處（如含水量、摻入比最優(yōu)）使得Y幾乎接近于所希望的額定值。3確定有阻礙的xi設(shè)置在何處使得Y的變異性較大。4確定

39、有阻礙的xi設(shè)置在何處使得不可操縱的變量z1,z2 zn,(如攪拌機械，施工工藝，治理水平)的效果最小。二試驗設(shè)計的差不多原理重復(fù)性重復(fù)性是指差不多試驗的重復(fù)進行。重復(fù)有兩個重要性質(zhì)：第一，是能夠得到試驗誤差的一個可能量；第二，假如樣本均值用作為試驗中一個因素的效應(yīng)可能量，則重復(fù)同意試驗者求得這一效應(yīng)更為精確的可能量。例如：假如2是數(shù)據(jù)方差，而有n次重復(fù)的樣本均值的方差則為2/n。這一點的實際意義是,假如只有一次試驗，并觀看到含水量為40%的試塊抗壓強度為y1=0.9Mpa，而含水量為30%的試塊抗壓強度為y2=1.0Mpa，我們也許不能作出抗壓強度隨含水量增加而降低的推斷，也確實是講觀看差可

40、能是試驗誤差的結(jié)果；另一方面，假如n合理的大，試驗誤差足夠小，當觀看到同樣的結(jié)果時，我們就認為以下的結(jié)論是可靠的：在其他條件相同的條件下，含水量的增加確實使水泥土抗壓強度降低。隨機化它是在試驗設(shè)計中使用統(tǒng)計方法的基石。所謂隨機化，指試驗材料的分配和各個試驗的進行次序差不多上隨機確定的。統(tǒng)計方法要求觀看值（或誤差）是獨立分布的隨機變量，而隨機化通常使這一假定有效，把試驗進行適量的隨機化有助于“平均出”可能出現(xiàn)的外來因素的效應(yīng)。例如在抗拉試驗中隨機對齡期相同的試塊進行拉斷試驗，而非按摻入比等因素分組進行拉斷試驗，如此就會緩解試驗設(shè)備的摩阻力或因接觸位置的差異引起的強度變化。）區(qū)組化它是用來提高試驗

41、精確度的一種方法。一個區(qū)組確實是試驗材料的一部分，相比于試驗材料全體，它們本身的性質(zhì)應(yīng)該更為類似。例如：想明白摻入比對試塊強度的阻礙，能夠用下述方法進行。隨機制一批試塊，樣品的一半摻入比為10%，另一半為15%，進行抗壓試驗時試塊的選取是隨機決定的，因為這是一種完全隨機化設(shè)計，兩個樣本的平均抗壓強度可用t檢驗法來比較。如此就會顯現(xiàn)出完全隨機化設(shè)計的一個嚴峻缺陷。設(shè)摻入比相同的試塊由一個模具壓制而成，而在制模過程中可能使試塊的厚度、密實性等不同，不同摻入比的樣本之間將缺乏均勻性導(dǎo)致抗壓強度的變異性，并會增大試驗的誤差，使摻入比的真實阻礙難以鑒不。區(qū)組化原則確實是針對這一情況，假定一個模具能夠制成

42、摻入比不同的兩個試塊，如此試塊之間的厚度、密實性等差異將縮小，從而降低其他因素引起的抗壓強度的變異性，達到提高試驗精確度的目的。以上設(shè)計實際是一般的隨機化區(qū)組設(shè)計中專門的設(shè)計類型。區(qū)組理解為一個相對均勻的試驗單元，同時表示對完全隨機化的一個約束，因為處理組合僅僅在區(qū)組內(nèi)部是隨機化的。然而，要注意以下幾點：例如對一個20個樣本的試驗，用完全隨機化設(shè)計方法，對t統(tǒng)計量而言，用了n1-1+n2-1=10-1+10-1=18個自由度，而隨機化區(qū)組設(shè)計卻使t統(tǒng)計量只用了10-1=9個自由度，區(qū)組化使我們失去了（n2-1）個自由度。但我們希望，消除了附加的變異性源（樣本之間的差不）能得到更好的信息，對以上

43、兩種方法進行置信區(qū)間分析可知：區(qū)組化分析所得到的置信區(qū)間小于獨立分析所得到的置信區(qū)間，這一點反應(yīng)了區(qū)組化的噪音減小性質(zhì)。區(qū)組化并不常是最好的設(shè)計策略。假如區(qū)組內(nèi)部的變異性和區(qū)組之間的變異性相同，則y1-y2的方差不管用什么設(shè)計方法差不多上相同的，實際上區(qū)組化將不是一個好的選擇，因為區(qū)組化損失了（n2-1）個自由度并在實際上導(dǎo)致了一個關(guān)于（1-2）的較寬的置信區(qū)間。三試驗設(shè)備和規(guī)程本次試驗用土取自寧高公路（洪藍至雙牌石段）工地現(xiàn)場，場地原為河道，屬于江、河漫灘沉積，加固區(qū)土層土樣由鉆機在現(xiàn)場進行補充勘探時取得，常規(guī)土工試驗測得其物理力學性質(zhì)指標見表21，這些參數(shù)要緊是在粉噴樁地基加固設(shè)計和沉降計

44、算中提供樁間土參數(shù)。依照表21提供的地質(zhì)資料情況，知加固區(qū)以粘性土和淤泥質(zhì)土為主，分布呈層狀，且同種土土層較薄，由于鉆頭的推進和旋轉(zhuǎn)，可能會使相鄰?fù)翆油粱祀s，與摻入水泥共同膠結(jié)形成成樁材料；另一方面，試驗經(jīng)費有限，回歸分析所需樣本量又較大，難以對每種土都進行配比試驗。因此室內(nèi)土樣要緊取粘土和淤泥質(zhì)土，在室內(nèi)使土樣完全擾動，并攪拌均勻后，利用現(xiàn)有的土工試驗儀器，制得試塊為70mm70mm70mm的立方體，空氣養(yǎng)護，攪拌方式為干攪，按照土工試驗規(guī)程進行試驗。配比方案如下：水泥摻入比分不為8%、12%、15%；含水量分不為30%和40%；齡期分為30天和90天。試樣共分12組，每組12個，共12組1

45、2個=144（個）表21.寧高二期土工試驗成果表馮村大橋北（k54+400+465）土層種類深度（m）含水量（%）干密度（g/cm3）孔隙比比重壓縮系數(shù)（Mpa-1）壓縮模量（Mpa）粉質(zhì)粘土1.0-1.228.31.430.8972.720.523.6淤泥質(zhì)粉粘土3.1-3.341.01.261.1672.720.842.5粉質(zhì)粘土4.5-4.727.61.510.8002.710.364.9粘土8.0-8.227.11.520.7982.730.189.8馮村大橋南（k54+625+670）土層種類深度（m）含水量（%）干密度（g/cm3）孔隙比比重壓縮系數(shù)（Mpa-1）壓縮模量（Mpa）

46、粉質(zhì)粘土2.0-4.229.31.470.8452.720.403.9粉土7.0-7.226.01.540.7542.700.237.5殘積土8.9-10.323.51.550.7362.700.453.8楊村小橋北（57+582+632）土層種類深度（m）含水量（%）干密度（g/cm3）孔隙比比重壓縮系數(shù)（Mpa-1）壓縮模量（Mpa）粘土1.0-1.331.31.390.9652.740.523.7淤泥質(zhì)3.1-3.341.51.221.2532.740.297.4細砂土4.6-4.834.61.360.9850.209.6淤泥質(zhì)細砂土8.1-8.336.11.241.1740.249.1

47、粉質(zhì)粘土10.8-11.228.11.510.7952.720.266.8楊村小橋南（57+632+693）土層種類深度（m）含水量（%）干密度（g/cm3）孔隙比比重壓縮系數(shù)（Mpa-1）壓縮模量（Mpa）粉質(zhì)粘土1.3-1.526.91.530.7792.720.345.1淤泥質(zhì)粉砂土2.3-2.543.61.191.2672.700.872.5淤泥質(zhì)2.8-3.050.31.131.4262.741.101.9淤泥質(zhì)粉砂土3.5-3.749.01.121.4092.700.762.9第三節(jié) 多元線性回歸分析阻礙粉噴樁的物理力學性能指標的因素甚多：軟土性質(zhì)、工程設(shè)計、施工機械、施工工藝、養(yǎng)

48、護條件及施工者素養(yǎng)對水泥土強度都有強烈的阻礙，現(xiàn)排除設(shè)計、施工等諸多因素，在本章分析中，要緊研究水泥土抗壓強度這一要緊指標，考察水泥摻入比、含水量、孔隙率、干容重、聲波傳播速度等因素的作用。通過回歸分析，試圖將各阻礙因素對目標的阻礙量化，同時希望進行各因素之間的共線性診斷以及模型的適合性檢驗，從而建立只包含要緊阻礙因素與抗壓強度的新模型，在工程中以更少的參數(shù)來較好的操縱粉噴樁水泥土的抗壓強度。將波速這一物理量放入分析，并不是講它對室內(nèi)配比試驗的試樣強度的形成有直接阻礙，目的是試圖通過建立波速與強度之間的關(guān)系，從而為反射波法應(yīng)用于粉噴樁質(zhì)量檢測的可行性進行論證。對本此試驗結(jié)果，要緊采取了多元線性

49、回歸的分析方法，然而由于模型本身存在一些自身不能解決的問題，因此，在本章的最后，文章引入了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的新方法，試圖解決非線性回歸中不能或難以解決的問題，希望探究一條處理數(shù)據(jù)的新途徑。分析依照數(shù)理統(tǒng)計中的回歸理論，以水泥土的抗壓強度為因變量y，考慮的自變量為摻入比x1、齡期x2、含水量x3、孔隙率x4、飽和度x5、干密度x6、和波速x7，此模型是多維回歸變量xi空間中的一張超平面。設(shè)y和x1,x7的n次觀測數(shù)據(jù)滿足線性回歸模型yj=0+1x1j+7x7j+jcj(j=1n)用距陣符號表示為： Y=X+其中Y=（Y1，YN）,為因變量的觀測向量，=（1，m）,是未知參數(shù)向量，x=,為n(7+1)

50、階距陣，是回歸變量的觀測數(shù)據(jù)陣，=（1，n）,是未知的誤差向量，且E（）=0，E（）=2。因考察n個自變量對抗壓強度y的作用有大有小，且自變量之間一般存在相關(guān)性，為了從y和x1,x7中所有可能的回歸模型中選出擬合這組數(shù)據(jù)的最優(yōu)回歸子集，本文要緊采納了全回歸模型的分析方法，并利用大型系統(tǒng)統(tǒng)計分析軟件SYS進行數(shù)據(jù)擬合。全回歸模型是指沒有對回歸變量進行篩選，建立全回歸變量的全回歸模型。這是專門多回歸分析常用的方法。附：SYS 軟件數(shù)據(jù)輸入文件Input抗壓強度 摻入比 含水量 孔隙度 飽和度 干密度 波速 齡期;Cards; 1.49 0.08 0.234 0.620 0.926 1.61 141

51、4 30 2.36 0.12 0.222 0.588 0.945 1.69 1645 30Proc reg; Model 抗壓強度=摻入比 含水量 孔隙度 飽和度 干密度 波速 齡期 / selection=none r collin tol vif;Run;輸出結(jié)果為當前選擇模型的方差分析表及參數(shù)可能等有關(guān)統(tǒng)計量（全回歸變量分析）。具體結(jié)果如下：表22檢驗回歸顯著性的方差分析變差來源自由度平方和均方誤差F0檢驗量顯著性概率ProbF0回歸模型712.40801.772579.7290.0221殘差的誤差40.728810.18220偏差總和1113.13683表23參數(shù)可能自變量自由度回歸系

52、數(shù)標準差T檢驗Prob|T|常數(shù)11.31810219.334520.0680.9489摻入比12.9573109.4456090.3130.7699齡期10.0153730.0101401.5160.2041含水量1-59.57009391.34560-0.6520.5499孔隙度116.13403532.663970.4940.6472飽和度17.02165714.858350.4730.6611干密度14.0948768.3035680.4930.6478波速10.0025960.0018561.3980.2346則抗壓強度Y=1.318+2.957x1+0.015x2-59.570 x

53、3+16.134x4+7.022x5+4.095x6+0.003x7 表24 模型顯著性檢驗及偏相關(guān)分析標準差可能量0.42685復(fù)相關(guān)系數(shù)0.9445樣本均值2.74250修正的平方復(fù)相關(guān)系數(shù)0.8474變異系數(shù)15.56437使用類型 = 1 * ROMAN I平方和（SS）的平方偏相關(guān)系數(shù)，用SS/（SS+SSE）計算波速摻入比含水量齡期孔隙度飽和度干密度0.64870310.50303670.36631400.32833690.16978980.10430440.0967931我們常用判定系數(shù)R-square來衡量回歸模型的適合性。顯然0R2摻入比含水量齡期孔隙度飽和度干密度水泥摻入比

54、的大小，對樁的質(zhì)量至關(guān)重要，水泥摻入量的多寡將大大改變軟土的加固效果。從分析結(jié)果看，摻入比與抗壓強度的相關(guān)性僅次于波速，摻入比與抗壓強度的關(guān)系和波速與抗壓強度的關(guān)系相比，兩者的性質(zhì)是不同的：波速能夠作為反應(yīng)抗壓強度大小的一個指標，對抗壓強度的形成并沒有直接的阻礙作用，通過波速僅僅是達到檢測水泥土抗壓強度的目的，它與強度之間不存在直接的因果關(guān)系；依照本章第一節(jié)中水泥土的加固機理可知，提高軟弱土強度的水解水化反應(yīng)、硬凝反應(yīng)和碳酸化作用，都離不開水泥的參與，同時水泥的多寡對強度而言至關(guān)重要，它將直接阻礙水泥土的抗壓強度，分析結(jié)果揭示了能夠通過操縱摻入比這一因素來經(jīng)濟而且有效的提高水泥土的抗壓強度，這

55、一點在工程應(yīng)用中具有十分重要的實踐意義。孔隙度、飽和度和干密度對土樣強度的貢獻在同一水平，這一結(jié)果能夠從土力學知識得到驗證。干密度和飽和度（其中Gs為土粒比重，e為孔隙度，w為含水量，為水的密度），表明它們是能夠互相推導(dǎo)，互相表示的?；貧w分析結(jié)果表明干密度、孔隙度和飽和度對抗壓強度的阻礙作用較小，筆者對此進行了認真研究，認為回歸分析并沒有正確反應(yīng)干密度對抗壓強度的貢獻情況。就模型本身反應(yīng)的情況而言，對干密度的分析就存在一些問題：圖21充分表現(xiàn)出干密度的變異性較大，離群現(xiàn)象突出，回歸趨勢相當不明顯，對這種情況，通過回歸分析的手段專門難正確描述其阻礙規(guī)律；由圖22的干密度殘差圖能夠看出，干密度殘差

56、的散點分布集中于坐標軸兩端，違背了殘差的無定形分布規(guī)律，唯一的解釋應(yīng)該是對回歸模型而言，干密度的引入是不恰當?shù)?，也確實是講，對此次試驗結(jié)果，用回歸分析并沒有專門好的回歸出干密度的阻礙趨勢。依照水泥土加固機理的分析可知，盡管硫酸鈣在水泥中的含量僅占35%，但它能和約占水泥50%的鋁酸三鈣生成一種被稱為“水泥桿菌”的化合物的同時，結(jié)合32倍于自己的水分子。此過程反應(yīng)專門快，最后把大量自由水以結(jié)晶水的形式固定下來，這種水泥桿菌針狀結(jié)晶在深層攪拌的特定條件下，完全能夠利用這種膨脹勢通過膨脹、擠密作用增加地基加固效果。加固效果的提高，從另外一個角度來看，就表現(xiàn)為干密度的增大。對本次含水量高的軟粘土而言，

57、硫酸鈣的結(jié)晶過程對強度的提高有專門意義，回歸分析不能專門好反應(yīng)這種情況，要進行進一步的分析，只能采取其它分析方法。本文要緊利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型做了初步的探究，詳細分析見下文。一. 共線性分析：當模型被表示為線性模型結(jié)構(gòu)時，假設(shè)檢驗就表示為各參數(shù)的線性函數(shù)。而當某個回歸變量近似是其余變量的線性組合時，得到的參數(shù)可能往往是不準確的，而且可能量的方差專門大，這就產(chǎn)生了共線性或復(fù)共線性。本文試圖通過以下途徑對全回歸模型的共線性進行診斷。1.特征值法我們首先把變換為對角線是1的矩陣，然后求解特征向量和特征值，如有r個特征值近似為0，則回歸統(tǒng)計矩陣中有r個共線關(guān)系，且共線關(guān)系的系數(shù)向量確實是近似為0的特征值對

58、應(yīng)的特征向量，依照以上計算結(jié)果，得到阻礙因素之間的相關(guān)數(shù)矩陣（見表25），相關(guān)數(shù)大的因素之間存在共線性問題。表25相關(guān)數(shù)計算結(jié)果表特征值常數(shù)摻入比齡期含水量孔隙度飽和度干密度波速常數(shù)1.00000.2668-0.30290.3479-0.5766-0.2907-0.7306-0.4677摻入比0.26681.0000-0.00730.4907-0.4930-0.46300.1294-0.7060齡期-0.3029-0.00731.00000.2877-0.2139-0.13600.29630.5315含水量0.34790.49070.28771.0000-0.9641-0.97290.3397

59、-0.1283孔隙度-0.5766-0.4930-0.2139-0.96411.00000.9112-0.08040.2093飽和度-0.2907-0.4630-0.1360-0.97290.91121.0000-0.42720.1721干密度-0.73060.12940.29630.3397-0.0804-0.42721.00000.2063波速-0.4677-0.70600.5315-0.12830.20930.17210.20631.00002條件指數(shù)法條件指數(shù)定義為最大特征值和每個特征值之比的平方根。最大條件指數(shù)稱為矩陣x的條件數(shù)，當條件數(shù)較大時，這組數(shù)據(jù)被認為是病態(tài)數(shù)據(jù)，當條件數(shù)專門

60、大時，認為有嚴峻共線性。我們的分析過程輸出有每個主重量解釋的可能方差比例，當條件指數(shù)高的主重量對兩個或幾個變量的方差有專門大貢獻時，共線性問題就發(fā)生了。計算結(jié)果見表26：表26 條件指數(shù)計算結(jié)果表個數(shù)特征值條件數(shù)常數(shù)摻入比齡期含水量孔隙度飽和度干密度波速17.669521.000000.00000.00020.00050.00000.00000.00000.00000.000020.213205.997850.00000.00000.12900.00000.00000.00000.00000.000130.080779.744260.00000.06730.01350.00010.00010.