一、夯擊能產(chǎn)生及傳遞
強(qiáng)夯機(jī)通過自身的起重設(shè)備,如履帶式起重機(jī)或輪胎式起重機(jī)等,將重達(dá)數(shù)噸甚至數(shù)十噸的夯錘提升至一定高度,一般落距在數(shù)米到數(shù)十米之間。當(dāng)夯錘達(dá)到預(yù)定高度后,釋放裝置松開,夯錘在重力加速度的作用下自由下落,其勢能轉(zhuǎn)化為巨大的動(dòng)能。當(dāng)夯錘接觸到地基土表面時(shí),這部分動(dòng)能迅速傳遞給地基土,在極短的時(shí)間內(nèi)對地基土施加一個(gè)巨大的沖擊力,這個(gè)沖擊力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了地基土的原有強(qiáng)度和承受能力。
二、地基土顆粒結(jié)構(gòu)變化
在強(qiáng)大的沖擊力作用下,地基土中的顆粒之間的相對位置發(fā)生改變。原本松散排列的土顆粒被擠壓、重新排列,孔隙體積減小。對于飽和軟土地基,土顆粒間的孔隙水來不及排出,孔隙水壓力迅速升高,使土體暫時(shí)處于近似流體的狀態(tài),土顆粒在這種狀態(tài)下更易于移動(dòng)和重新排列,從而使土體密實(shí)度增加。隨著孔隙水壓力的逐漸消散,土體的強(qiáng)度逐漸恢復(fù)和提高。
三、深層加固作用
夯擊產(chǎn)生的沖擊波以波的形式向地基土內(nèi)部傳播,包括壓縮波(縱波)、剪切波(橫波)和瑞利波。壓縮波使土顆粒產(chǎn)生豎向位移,對地基土的深層加固起主要作用;剪切波使土顆粒產(chǎn)生水平位移,有助于土體的側(cè)向擠壓和密實(shí);瑞利波則主要引起地表附近土體的波動(dòng)和位移。通過這些波的共同作用,強(qiáng)夯機(jī)不僅能加固地基土的表層,還能對地基土的深層進(jìn)行有效加固,影響深度可達(dá)數(shù)米甚至數(shù)十米,具體影響深度與夯錘重量、落距、地基土性質(zhì)等因素有關(guān)。
四、地基土性質(zhì)改善
經(jīng)過強(qiáng)夯處理后,地基土的物理力學(xué)性質(zhì)得到顯著改善。土體的密實(shí)度提高,孔隙比減小,壓縮性降低,從而提高了地基的承載力,減少了地基的沉降和不均勻沉降。同時(shí),對于可液化地基,由于土體密實(shí)度的增加,其抗液化能力也得到增強(qiáng),提高了地基在地震等動(dòng)力荷載作用下的穩(wěn)定性。