岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (8): 2297-2307.doi: 10.16285/j.rsm.2022.1373

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

冲击碾压加固松散堰塞坝料的细观机制研究

李文炜1，占鑫杰2, 3，王保田1，朱群峰2，许小龙2，左晋宇1，王家辉1   

  1. 1. 河海大学 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，江苏 南京 210098； 2. 南京水利科学研究院 岩土工程研究所，江苏 南京 210029；3. 南京水利科学研究院 水文水资源与水利工程国家重点实验室，江苏 南京 210029
  • 收稿日期:2022-09-05 接受日期:2023-03-15 出版日期:2023-08-21 发布日期:2023-08-21
  • 通讯作者: 占鑫杰，男，1986年生，博士，高级工程师，主要从事特殊土与软弱土地基处理、基础工程和环境岩土工程方面的研究工作。 E-mail: xjzhan@nhri.cn E-mail:180804010002@hhu.edu.cn
  • 作者简介:李文炜，男，1996年生，博士研究生，主要从事粗颗粒土力学特性、地基处理和土体固化方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家重点研发计划（No. 2018YFC1508504）；南京水利科学研究院中央级公益性科研院所基本业务费（No. Y323002）

Meso-mechanism of rolling dynamic compaction to reinforce loose landslide dam material

LI Wen-wei1, ZHAN Xin-jie2, 3, WANG Bao-tian1, ZHU Qun-feng2, XU Xiao-long2, ZUO Jin-yu1, WANG Jia-hui1   

  1. 1. Key Laboratory of Ministry of Education for Geomechanics and Embankment Engineering, Hohai University, Nanjing, Jiangsu 210098, China; 2. Geotechnical Engineering Department, Nanjing Hydraulic Research Institute, Nanjing, Jiangsu 210029, China; 3. State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Nanjing Hydraulic Research Institute, Nanjing, Jiangsu 210029, China
  • Received:2022-09-05 Accepted:2023-03-15 Online:2023-08-21 Published:2023-08-21
  • Supported by:
    This work was supported by the National Key Research and Development Program of China (2018YFC1508504) and the Special Fund for Basic Scientific Research Business of Central Public Research Institutes of Nanjing Hydraulic Research Institute (Y323002).

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摘要： 为系统研究冲击碾压过程中松散堰塞坝料的细观密实机制，基于自行设计的可视化冲击碾压模型装置及粒子图像测速技术，研究了不同冲击碾压参数对堰塞坝料地基的表面变形、内部变形及颗粒位移规律的影响。试验结果表明，冲击碾压加固过程是冲击和碾压两者共同作用，由于水平冲击作用，冲击点下方地基的变形具有非对称性。“高速轻轮”的施工参数会强化冲击效果，弱化碾压效果，造成地基表面平整性差。堰塞坝料冲击轮加固过程中的最大位移发生在三边形冲击轮圆弧面较平滑处与土体接触时，随后由于模型冲击轮重心上升，地基出现部分弹性回弹。提高冲击轮的牵引速度能够促进冲击能量向深层传递，但水平影响宽度有限；提高冲击轮的质量则能促进能量向两侧水平方向传递，但影响深度有限。对于模型试验的易贡堰塞坝料地基，冲击碾压最佳牵引速度约为0.75 m/s。结果可为堰塞坝料地基的冲击碾压浅层加固提供理论依据。

关键词: 堰塞坝料, 冲击碾压, 细观机制, 颗粒运动, 位移

Abstract: In order to systematically study the densification mechanism of landslide dam material during rolling dynamic compaction, based on the self-designed model device for rolling dynamic compaction and particle image velocimetry technology, the effects of different construction parameters on the deformation and particle displacement of the landslide dam material foundation were studied. The test results showed that the rolling dynamic compaction process is a combination of impact and rolling. Due to the horizontal impact, the deformation of the foundation under the impact point is asymmetric. The combination of "high speed and low-weight roller" construction parameters would improve the impact effect, and weaken the compaction effect, resulting in poor surface smoothness of the foundation. The maximum displacement during the reinforcement occurred when the arc surface of the triangular impact wheel was in contact with the soil. Afterwards, due to the rise of the center of the impact wheel, the foundation appeared partially elastical rebound. The increase of roller speed promotes the impact energy transfer to the deeper depth, but the improvement width is limited. The increase of roller weight promotes energy transfer to both horizontal sides, but the improvement depth is limited. For the Yigong landslide dam material foundation in the model test, the optimal towing speed for the rolling dynamic compaction is about 0.75 m/s. The results could provide a theoretical basis for the reinforcement of impact rolling of the shallow layer of landslide dam foundation.

Key words: landslide dam material, rolling dynamic compaction, meso-mechanism, particle motion, displacement

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