K30、Ev2、Evd檢測(cè)方法.doc

客運(yùn)專線鐵路路基K30、Ev2、Evd檢測(cè)技術(shù)李 怒 放（鐵道部工程管理中心，北京 100844）1、地基系數(shù)K30檢測(cè)1.1 名詞解釋地基系數(shù)K30地基系數(shù)K30是表示土體表面在平面壓力作用下產(chǎn)生的可壓縮性的大小。它是用直徑為300mm的剛性承載板進(jìn)行靜壓平板載荷試驗(yàn)，取第一次加載測(cè)得的應(yīng)力位移（s）曲線上s為1.25mm所對(duì)應(yīng)的荷載s，按K30=s1.25計(jì)算得出，單位:MPa/m。1.3 K30平板載荷試驗(yàn)的適用條件和要求對(duì)平板載荷試驗(yàn)測(cè)試值大小的影響因素很多。包括填料的性質(zhì)、級(jí)配、壓實(shí)系數(shù)、含水率、碾壓工藝、最大干密度、最佳含水量、試驗(yàn)操作方法及測(cè)試面平整度等。為了規(guī)范試驗(yàn)過程，提出了平板載荷試驗(yàn)的適用條件和要求。1.3.1 K30平板載荷試驗(yàn)適用于粒徑不大于載荷板直徑1/4的各類土和土石混合填料。由于K30的荷載板直徑只有300mm因此對(duì)所填路基土的顆粒粒徑和級(jí)配有一定的限值，否則顆粒粒徑過大，級(jí)配不均勻，K30的測(cè)試結(jié)果就會(huì)帶來較大的誤差，難以真實(shí)反映路基的壓實(shí)情況。根據(jù)秦沈客運(yùn)專線的經(jīng)驗(yàn)，K30適用于均勻地基土(如粗、細(xì)粒土)地基系數(shù)K30的檢測(cè)，對(duì)于拌和較均勻的級(jí)配碎石也是符合測(cè)試要求的，而對(duì)于顆粒不均勻的碎石土，其K30檢測(cè)就難以得出準(zhǔn)確可靠的測(cè)試結(jié)果。1.3.2K30平板載荷試驗(yàn)的測(cè)試有效深度范圍為400500mm。由于K30平板載荷試驗(yàn)成果所反映的是壓板下大約15倍壓板直徑深度范圍內(nèi)地基土的性狀，因此要想真實(shí)全面地反映更深土層的情況，尚需結(jié)合其他的檢測(cè)手段進(jìn)行綜合評(píng)定。1.3.3對(duì)于水分揮發(fā)快的均粒砂，表面結(jié)硬殼、軟化、或因其他原因表層擾動(dòng)的土，平板載荷試驗(yàn)應(yīng)置于擾動(dòng)帶以下進(jìn)行。影響K30測(cè)試結(jié)果的因素很多，但含水量變化是造成K30測(cè)試結(jié)果偶然誤差的主要因素，也就是說K30測(cè)試結(jié)果具有時(shí)效性。一般來說，控制在最佳含水量附近施工，路基壓實(shí)系數(shù)較高，路基質(zhì)量好，基床表面剛度較大，K30測(cè)試結(jié)果較高。但是由于受季節(jié)及天氣氣溫變化的影響，其水分的蒸發(fā)程度不同，含水量差別較大，因而含水量為一變量。實(shí)踐證明，碾壓完畢后，路基含水量大時(shí)，K30試結(jié)果就?。缓啃r(shí)，K30測(cè)試結(jié)果就高。由于擊實(shí)土處于不飽和狀態(tài)，含水量對(duì)其力學(xué)性質(zhì)的影響很大。這就造成K30測(cè)試結(jié)果因含水量變化而離散性大、重復(fù)性差。為此，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試應(yīng)消除土體含水量變化的影響。1.3.4對(duì)于粗、細(xì)粒均質(zhì)土，宜在壓實(shí)后24h內(nèi)進(jìn)行。在進(jìn)行K30測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)不同時(shí)間的K30測(cè)試結(jié)果差別較大，尤其對(duì)級(jí)配碎石來講更為明顯。這是由于不同的檢測(cè)時(shí)間，其路基的含水量及板結(jié)強(qiáng)度不同。若在碾壓完畢后23 d再進(jìn)行K30測(cè)試，這樣雖然K30測(cè)試結(jié)果提高了，滿足了K30的設(shè)計(jì)要求。但這樣做會(huì)造成K30測(cè)試結(jié)果無可比性、不可信。因此，為了檢測(cè)路基填筑質(zhì)量而進(jìn)行的K30試驗(yàn)，只有在碾壓完畢時(shí)一定時(shí)限內(nèi)進(jìn)行測(cè)試才有意義。1.3.5測(cè)試面必須是平整無坑洞的地面。對(duì)于粗粒土或混合料造成的表面凸凹不平，應(yīng)鋪設(shè)一層約23mm的干燥中砂或石膏膩?zhàn)印４送猓瑴y(cè)試面必須遠(yuǎn)離震源，以保持測(cè)試精度。細(xì)粒土（粉砂、黏土）只有在壓實(shí)的條件下方可進(jìn)行檢測(cè)。在不確定的情況下，要對(duì)地面不同深度進(jìn)行檢測(cè)，地面以下最深至d(d=承載板直徑)。1.3.6雨天或風(fēng)力大于6級(jí)的天氣，不得進(jìn)行試驗(yàn)。1.4 儀器設(shè)備1.4.1荷載板：荷載板為園形鋼板, 其直徑為30cm、板厚為25mm。荷載板上應(yīng)帶有水準(zhǔn)泡。1.4.2加載裝置：1）液壓千斤頂與手動(dòng)油泵, 通過高壓油軟管連接。千斤頂頂端應(yīng)設(shè)置球鉸，并配有可調(diào)節(jié)絲桿和加長桿件，以便與各種不同高度的反力裝置相適應(yīng)。選用荷載應(yīng)大于或等于50kN。2）液壓油軟管長度至少為2m，兩端應(yīng)裝有自動(dòng)開閉閥門的快速接頭，以防止液壓油漏出。3）手動(dòng)液壓泵上應(yīng)裝有一個(gè)可調(diào)節(jié)減壓閥，可準(zhǔn)確地分級(jí)對(duì)荷載板實(shí)施加、卸載。4）測(cè)壓表量程應(yīng)達(dá)到最大試驗(yàn)荷載的1.25倍, 精度不低于0.6級(jí)。5）當(dāng)使用測(cè)力計(jì)直接測(cè)量加荷荷載時(shí)，測(cè)力計(jì)精度應(yīng)達(dá)到1。1.4.3反力裝置的承載能力應(yīng)大于最大試驗(yàn)荷載10kN。 1.4.4下沉量測(cè)量裝置由測(cè)橋和測(cè)表組成。測(cè)橋是用于安裝測(cè)表固定支架或作為測(cè)表量測(cè)基準(zhǔn)面，由長度大于3m的支撐粱和支撐座組成，當(dāng)跨度為4m時(shí)其截面系數(shù)應(yīng)大于或等于8cm3。測(cè)表宜配置34個(gè)精度為0.01mm的百分表或電子數(shù)顯百分表, 量程應(yīng)不小于10mm, 每個(gè)測(cè)表應(yīng)配有可調(diào)式固定支架。1.4.5其他：鐵鍬、鋼板尺（長400mm）、毛刷、圬工泥刀、刮鏟、水準(zhǔn)儀、鉛垂、褶尺、干燥中砂、石膏、油、遮陽擋風(fēng)設(shè)施等。1.5試驗(yàn)儀器的校驗(yàn)要求1.5.1測(cè)試地基系數(shù)時(shí)，應(yīng)對(duì)儀器進(jìn)行測(cè)試校驗(yàn)。1.5.2新儀器進(jìn)行試驗(yàn)的三個(gè)月內(nèi)，應(yīng)每月標(biāo)定一次，以作出相應(yīng)誤差修正。當(dāng)三次標(biāo)定誤差小于5%時(shí)，儀器進(jìn)入穩(wěn)定期。1.5.3儀器每次投入新工點(diǎn)或每年必須予以校驗(yàn)一次。1.6試驗(yàn)操作步驟1.6.1場(chǎng)地測(cè)試面應(yīng)進(jìn)行平整，并使用毛刷掃去松土。當(dāng)處于斜坡上時(shí)，應(yīng)將荷載板支撐面做成水平面。1.6.2安置平板載荷儀：1)將荷載板放置于測(cè)試地面上，應(yīng)使荷載板與地面良好接觸，必要時(shí)可鋪設(shè)一薄層干燥砂（23mm）或石膏膩?zhàn)印．?dāng)用石膏膩?zhàn)幼鰤|層時(shí)，應(yīng)在荷載板底面上抹一層油膜，然后將荷載板安放在石膏層上，左右轉(zhuǎn)動(dòng)荷載板并輕輕擊打頂面，使其與地面完全接觸，與此同時(shí)可借助荷載板上水準(zhǔn)泡或水準(zhǔn)儀調(diào)整水平。2)將反力裝置承載部分安置于荷載板上方，并加以制動(dòng)。反力裝置的支撐點(diǎn)必須距荷載板外側(cè)邊緣1m以外。3)將千斤頂放置于反力裝置下面的荷載板上，可利用加長桿和通過調(diào)節(jié)絲桿，使千斤頂頂端球鉸座緊貼在反力裝置承載部位上，組裝時(shí)應(yīng)保持千斤頂垂直不出現(xiàn)傾斜。4)安置測(cè)橋，測(cè)橋支撐座應(yīng)設(shè)置在距離荷載板外側(cè)邊緣及反力裝置支承點(diǎn)1m以外。測(cè)表的安放必須相互對(duì)稱，并且應(yīng)與荷載板中心保持等距離。1.6.3加載試驗(yàn)：1)為穩(wěn)固荷載板, 預(yù)先加0.01MPa荷載，約30秒鐘，待穩(wěn)定后卸除荷載，將百分表讀數(shù)調(diào)至零或讀取百分表讀數(shù)作為下沉量的起始讀數(shù)。2)以0.04MPa的增量,逐級(jí)加載。每增加一級(jí)荷載，應(yīng)在下沉量穩(wěn)定后，讀取荷載強(qiáng)度和下沉量讀數(shù)。3)當(dāng)總下沉量超過規(guī)定的基準(zhǔn)值（1.25mm），或者荷載強(qiáng)度超過估計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際最大接觸壓力，或者達(dá)到地基的屈服點(diǎn)，試驗(yàn)即可終止。1.6.4當(dāng)試驗(yàn)過程出現(xiàn)異常時(shí)(如荷載板嚴(yán)重傾斜, 荷載板過度下沉), 應(yīng)將試驗(yàn)點(diǎn)下挖相當(dāng)于荷載板直徑的深度，重新進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)出現(xiàn)的異常應(yīng)在試驗(yàn)記錄表中注明。1.7試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算及制圖1.7.1 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪出荷載強(qiáng)度與下沉量關(guān)系曲線，見圖1。圖1.荷載強(qiáng)度下沉量S關(guān)系曲線1.7.2 從荷載強(qiáng)度與下沉量關(guān)系曲線得出下沉量基準(zhǔn)值時(shí)的荷載強(qiáng)度，并按下式計(jì)算出地基系數(shù)：K30=s/ss （1）式中：K30 由直徑30cm的荷載板測(cè)得的地基系數(shù)（MPa/m），計(jì)算取整數(shù)。- -S曲線中ss =1.2510-3m相對(duì)應(yīng)的荷載強(qiáng)度(MPa)。ss 下沉量基準(zhǔn)值（=1.2510-3m）。1.8試驗(yàn)記錄格式表1 K30平板載荷試驗(yàn)記錄工程名稱 填料類型 試驗(yàn)編號(hào) 工程地點(diǎn) 填層厚度 試驗(yàn)日期施工單位 檢測(cè)里程 試驗(yàn)人員荷載板直徑 檢測(cè)標(biāo)高 試驗(yàn)負(fù)責(zé)人 加載順序荷載強(qiáng)度(Mpa)油壓表讀數(shù)P壓(Mpa)下沉量s(mm)(百分表讀數(shù))荷載板中心下沉量（mm）表1表2表3平均預(yù)壓0.010.82218/20/復(fù)位0.0002020/20010.042.42738/321220.084.34461/523230.126.36884/765640.168.291105/987850.2010.2113126/12010060.2412.1132142/13711770.2814.1148157/15213280.3216.1/復(fù)核 年 月 日 試驗(yàn) 年 月 日1.9隨機(jī)誤差校正1.9.1由被測(cè)土體表面狀態(tài)影響,所出現(xiàn)的隨機(jī)誤差可通過作圖法和K30 ADJUST程序進(jìn)行校正。1.9.2 作圖法校正見圖2所示。圖2. 隨機(jī)誤差的校正示意1)當(dāng)試驗(yàn)結(jié)果如圖中曲線時(shí)，曲線經(jīng)坐標(biāo)原點(diǎn)，可不校正。2)當(dāng)試驗(yàn)誤差結(jié)果如圖中曲線時(shí)，應(yīng)在曲線出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)的位置沿正常曲線延伸,使交S軸于O1點(diǎn),此時(shí)零點(diǎn)下移S,標(biāo)準(zhǔn)下沉量應(yīng)為S1=Ss+S，并由此對(duì)應(yīng)的荷載強(qiáng)度計(jì)算出Ks值。3)當(dāng)試驗(yàn)結(jié)果如圖中曲線時(shí)，應(yīng)在曲線出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)的位置沿正常曲線曲率延伸,使交S軸于O3點(diǎn)，此時(shí)零點(diǎn)上移S，標(biāo)準(zhǔn)下沉量應(yīng)為S3=SS-S，并由此對(duì)應(yīng)的荷載強(qiáng)度計(jì)算出KS值。1.10 K30平板載荷試驗(yàn)儀校驗(yàn)方法1.10.1 K30平板載荷試驗(yàn)儀在使用中應(yīng)定期進(jìn)行校驗(yàn),以消除由于儀器自身系統(tǒng)液壓阻力變化所引起的測(cè)量誤差。通過校驗(yàn)測(cè)定出實(shí)際加載值或?qū)嶋H荷載板正應(yīng)力值與系統(tǒng)壓力表讀數(shù)值之間的相關(guān)關(guān)系，建立其回歸方程，并經(jīng)整理繪制成圖表，以作為K30平板載荷試驗(yàn)的計(jì)算基礎(chǔ)。1.10.2 K30平板載荷試驗(yàn)儀校驗(yàn)的技術(shù)條件1 試驗(yàn)儀配置的壓力表、百分表（或電子數(shù)顯表）應(yīng)定期送檢進(jìn)行計(jì)量標(biāo)定。2 試驗(yàn)儀液壓系統(tǒng)應(yīng)不滲漏油。3 用于校驗(yàn)的壓力支架或壓力機(jī)的承載能力應(yīng)大于50 kN。4 用于校驗(yàn)的壓力機(jī)的計(jì)量誤差應(yīng)小于10 N，壓力傳感器計(jì)量誤差應(yīng)小于5N。1.10.3 K30平板載荷試驗(yàn)儀的校驗(yàn)有以下二種方法：1 測(cè)定實(shí)際加載值F與壓力表讀數(shù)值P壓之間的相關(guān)關(guān)系1）校驗(yàn)時(shí)，如圖3所示，將K30試驗(yàn)儀安放于壓力支架或壓力機(jī)上，其上端安置業(yè)已送檢過的測(cè)力儀。通過手動(dòng)油泵對(duì)試驗(yàn)儀進(jìn)行逐級(jí)增量加壓直至加到預(yù)計(jì)的最大測(cè)量載荷為止，按表2記錄每次增量加壓后的測(cè)力儀和壓力表的讀數(shù)，反復(fù)進(jìn)行三次，以求出每次增量平均值。圖3校驗(yàn)方法1示意1-支架；2-測(cè)力儀；3-千斤頂；4-30荷載板；5-壓力表；6-手動(dòng)油泵表2 校驗(yàn)方法1記錄表加 載級(jí) 數(shù)測(cè)力儀示值(kN)實(shí)際加載 值F(kN)壓力表讀數(shù)值P壓(MPa)123平均123平均1000000.0000.0000.0000.0002345678校驗(yàn)員 核驗(yàn)員 校驗(yàn)日期 年 月 日2）整理校驗(yàn)數(shù)據(jù)后得出其回歸方程為： (2) 式中： F實(shí)際加載值，（kN）；壓力表讀數(shù)，（MPa）； B斜率； A截距。3）在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，可根據(jù)公式(1)由P壓得出相對(duì)應(yīng)的F值并按公式(2)計(jì)算出荷載板正應(yīng)力值。 （3）式中： 荷載板正應(yīng)力，（MPa）； W試驗(yàn)儀的基本重量，（kN）； A30cm荷載板面積，706.86cm2。注：試驗(yàn)儀的基本重量W包括千斤頂、荷載板及組裝在板上的儀表支架等重量，至于測(cè)試過程中在千斤頂上端增加的接桿重量，由于已被相應(yīng)增加的系統(tǒng)阻力所抵消，故不予以考慮。2 測(cè)定荷載板正應(yīng)力與壓力表讀數(shù)值P壓之間的相關(guān)關(guān)系1）校驗(yàn)時(shí)，如圖4所示，將K30試驗(yàn)儀安放于壓力支架或壓力機(jī)上，其下端安置業(yè)已送檢過的壓力傳感器。通過手動(dòng)油泵對(duì)試驗(yàn)儀進(jìn)行逐級(jí)增量加壓直至加到預(yù)計(jì)的最大測(cè)量載荷為止，按表3記錄每次增量加壓后的壓力傳感器和壓力表的讀數(shù)，反復(fù)進(jìn)行三次，以求出每次增量平均值。 圖4校驗(yàn)方法2示意1-支架；2-測(cè)力儀；3-千斤頂；4-30荷載板；5-壓力表；6-手動(dòng)油泵7-壓力傳感器；8-傳感器示值表表3 校驗(yàn)方法記錄表加 載級(jí) 數(shù)壓力傳感器示值(kN)實(shí)際荷載板正應(yīng)力值（MPa）壓力表讀數(shù)值P壓(MPa)123平均123平均1000000.0000.0000.0000.00020.0430.0840.1250.1660.2070.2480.28校驗(yàn)員 核驗(yàn)員 校驗(yàn)日期 年 月 日2）整理校驗(yàn)數(shù)據(jù)后得出其回歸方程為： （4）3）在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，可根據(jù)公式()由P壓得出相對(duì)應(yīng)的值。1.10.4 K30平板載荷試驗(yàn)儀校驗(yàn)周期：在新儀器使用的前三個(gè)月內(nèi)，應(yīng)每月校驗(yàn)標(biāo)定2、二次變形模量Ev2檢測(cè)2.1名詞解釋2.1.1平板載荷試驗(yàn)平板載荷試驗(yàn)的目的在于測(cè)出應(yīng)力位移曲線，并對(duì)地面的變形量與承載力的關(guān)系進(jìn)行分析計(jì)算，通過應(yīng)力位移曲線得出變形模量Ev。在試驗(yàn)過程中，通過一圓形承載板和加載裝置對(duì)地面進(jìn)行反復(fù)依次地加載和卸載，將測(cè)得的承載板下的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力0跟與之相應(yīng)的逐個(gè)位移s以應(yīng)力位移曲線的形式顯示在圖表上。2.1.2變形模量Ev土體的變形模量Ev值是通過一次加載或重復(fù)加載測(cè)得的應(yīng)力位移曲線上0.30max 和 0.70max之間的位移割線斜率來確定的。2.1.3二次變形模量Ev2一次加載的變形模量值為一次變形模量，用EV1表示；二次加載的變形模量值為二次變形模量，用EV2表示。2.3儀器設(shè)備2.3.1 概論進(jìn)行平板載荷試驗(yàn)的前提條件：a）加載反力裝置（配重）。b）平板載荷試驗(yàn)儀，它由承載板、盒式水準(zhǔn)器、加載裝置、液壓泵、液壓缸和高壓軟管組成。c）垂直于承載面的用于檢測(cè)力和承載板位移的裝置。d）用于變形模量計(jì)算的數(shù)據(jù)處理器。2.3.2 加載反力裝置平板載荷試驗(yàn)的加載反力裝置是必不可少的,它提供的反力至少要大于檢測(cè)中必須達(dá)到的最大荷載10kN以上。載重機(jī)動(dòng)車,壓路機(jī)及適當(dāng)固定的重物都可作為加載反力裝置。2.3.3 承載板承載板使用S355J0型鋼制成。加工中對(duì)光潔度和粗糙度偏差要求符合圖示1和2上的規(guī)定。承載板的直徑必須為300mm，厚度為25mm。圖中尺寸以mm計(jì)，一般偏差范圍按:ISO 2768-mK 直徑600mm和762mm的承載板，它的厚度必須為20mm，并且有對(duì)稱排列的支撐加筋肋，在它上面放置直徑300mm的承載板時(shí)可當(dāng)?shù)酌媸褂?，其?nèi)安置的銷子或鎖定裝置在抬起承載板時(shí)起固定作用。承載板加工偏差要求直徑為0.5mm，厚度為0.2mm。圖中尺寸以mm計(jì)，一般偏差范圍按:ISO 2768-mK。2.3.4 加載裝置加載裝置是由一根至少2m長的高壓軟管將液壓泵和液壓缸連接而成的，并以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)承載板的加載和卸載。為了使力的傳遞準(zhǔn)確無誤，液壓缸必須兩邊固定，以防傾斜和翻倒。它的上升高度至少要能達(dá)到150mm。測(cè)試儀檢測(cè)時(shí)的高度不得大于600mm，為了調(diào)整與加載反力裝置的距離，有時(shí)須附加一個(gè)延長裝置，這一裝置至少可以使液壓缸達(dá)到1000mm。加載裝置延長部分要保證其抗壓彎曲強(qiáng)度。2.3.5 測(cè)力裝置承載板與液壓缸之間設(shè)有一個(gè)機(jī)械或電子的力傳感器。測(cè)力裝置對(duì)每次加載測(cè)試所得到的數(shù)據(jù)誤差范圍最高不得超過1%。壓力顯示值：對(duì)于直徑300mm的承載板精度至少要求達(dá)到0.001MN/m2，對(duì)于直徑600mm和762mm的承載板至少要求達(dá)到 0.0001 MN/m2。力顯示值的精度必須與要求的壓力顯示值的精度一致。要求適應(yīng)的工作環(huán)境溫度范圍為040。2.3.6 位移測(cè)試裝置位移測(cè)試原理如圖3所示。位移測(cè)試裝置是由一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的測(cè)量臂（見圖3a）和一個(gè)單軸可伸縮移動(dòng)的測(cè)量臂（見圖3b）組成的?？尚D(zhuǎn)的測(cè)量臂位移測(cè)試裝置只適用于檢測(cè)深度至0.3m的坑槽。單軸可伸縮、移動(dòng)的測(cè)量臂位移測(cè)試裝置可以檢測(cè)較深的坑槽。位移測(cè)試裝置由以下幾部分組成：l 三點(diǎn)支撐式支架（見圖3中的2）l 垂直可移動(dòng)的扭轉(zhuǎn)和彎曲的測(cè)量臂（見圖3中的4）l 位移傳感器，即測(cè)量表（見圖3中的1）承載板中心點(diǎn)到支架軸心的距離必須為（15005）mm。杠桿比hP:hM(見圖3a)必須確定，但可在允許范圍內(nèi)調(diào)整，比值不得超過2.0。使用直徑300mm和600mm的承載板檢測(cè)時(shí),位移測(cè)試裝置的位移量程必須滿足10mm，使用直徑762mm承載板檢測(cè)時(shí)，位移量程必須滿足15mm，承載板位移測(cè)試誤差不得超過0.04mm。測(cè)試值顯示精確度至少要達(dá)到0.01mm。要求適應(yīng)的工作環(huán)境溫度范圍為040。2.3.7 輔助儀器a） 鏟；b） 鋼尺，長度分別為400mm、700mm或800mm；c） 刷子；d） 抹刀、刮刀、直角三角板、測(cè)錘、折疊尺、干中砂、石膏、油；e） 遮陽擋風(fēng)裝2.3.8平板載荷試驗(yàn)儀的標(biāo)定及校驗(yàn)平板載荷試驗(yàn)儀的標(biāo)定和校驗(yàn)必須按規(guī)定執(zhí)行。平板載荷試驗(yàn)儀出廠前和維修后都必須進(jìn)行標(biāo)定。平板載荷試驗(yàn)儀必須每年標(biāo)定一次。2.3.9試驗(yàn)的前提條件平板載荷試驗(yàn)適用于粗顆粒土、混合顆粒土以及塑性硬質(zhì)細(xì)顆粒土的檢測(cè)。檢測(cè)時(shí)，承載板下面不能有大于承載板直徑1/4的顆粒?？旄尚缘牡攘降纳白印⒌孛姹韺佑不蜍浕?、試驗(yàn)前地面表層受到破壞的地方不符合檢測(cè)條件。被測(cè)土體的密度必須盡可能保持不變。細(xì)粒土（粉砂、黏土）只有在壓實(shí)的條件下方可進(jìn)行檢測(cè)。在不確定的情況下，要對(duì)地面不同深度進(jìn)行檢測(cè)，地面以下最深至d(d=承載板直徑)。2.4試驗(yàn)步驟2.4.1測(cè)試面的準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備一個(gè)與承載板面積大小相適應(yīng)的測(cè)試面。借助工具（鋼尺、抹刀或通過推移和轉(zhuǎn)動(dòng)承載板）盡可能地將測(cè)試面整平，清除地面上的雜物。2.4.2平板載荷試驗(yàn)儀的安裝承載板要準(zhǔn)確地放在測(cè)試面上。如果測(cè)試面稍有不平整，可用幾毫米厚的干中砂或石膏糊充填找平。然后將承載板放在測(cè)試面上轉(zhuǎn)動(dòng)并輕砸使承載板與測(cè)試面密貼。使用石膏糊時(shí)承載板下會(huì)很滑，被壓擠出的石膏應(yīng)在凝固前清除，直到石膏凝固以后方可進(jìn)行測(cè)試。用承載板上的盒式水準(zhǔn)器檢查測(cè)試面是否水平。液壓缸放在承載板中心位置上，并與加載反力裝置底面垂直，并且要進(jìn)行加固以防傾倒。承載板與加載反力裝置著地點(diǎn)間的凈距離對(duì)于直徑300mm的承載板不得小于0.75m，直徑600mm的承載板不得小于1.10m，直徑762mm的承載板不得小于1.30m。加載反力裝置要進(jìn)行加固以防移動(dòng).加載反力裝置安裝要牢固、安全。以上要求也適用于斜面測(cè)試。2.4.3位移測(cè)試裝置的安裝位移測(cè)試是通過測(cè)量表,即位移傳感器完成的。測(cè)量承載板的位移時(shí)，首先要將傳感器觸點(diǎn)放到承載板的中心位置上。支撐架的著地點(diǎn)與加載裝置的著地點(diǎn)的距離不得少于1.25m。支撐架須保持水平狀態(tài)，位移傳感器，即測(cè)量表必須垂直于測(cè)試面。安裝承載板時(shí)需注意把位移傳感器的觸點(diǎn)無約束地放入承載板上測(cè)量孔中，并保持在承載板中心位置上。位移測(cè)試裝置要有防日曬和防風(fēng)沙的保護(hù)措施。檢測(cè)進(jìn)行中平板載荷試驗(yàn)儀和加載裝置不得晃動(dòng)。2.4.4預(yù)加載在平板載荷試驗(yàn)開始進(jìn)行之前，將力和位移傳感器，既測(cè)量表調(diào)整到零值。然后對(duì)承載板進(jìn)行預(yù)加載大約30秒鐘，對(duì)于直徑300mm和600mm的承載板預(yù)加應(yīng)力為0.01MN/m，直徑762mm的承載板預(yù)加應(yīng)力為0.005MN/m。該級(jí)荷載下的位移傳感器，即測(cè)量表顯示為零值。2.4.5加載與卸載2.4.5.1概論平板載荷試驗(yàn)預(yù)計(jì)要達(dá)到的最大荷載和（或）最大位移是根據(jù)各自的檢測(cè)目標(biāo)位移、土的性質(zhì)和承載板尺寸大小來確定的。2.4.5.2 變形模量Ev值的測(cè)試要測(cè)得變形模量Ev值必須至少分6級(jí)進(jìn)行等時(shí)間間距的加載，來達(dá)到預(yù)定的最大應(yīng)力值。從一級(jí)到下一級(jí)的荷載的量值變化必須在1min內(nèi)完成。承載板的卸載按最大荷載的50%、25%、0%三個(gè)級(jí)進(jìn)行。卸載后，按照前面同樣的操作步驟，保持與前面各級(jí)相同的荷載范圍進(jìn)行又一輪（第二次）加載，但只是加到第一輪荷載的最后一級(jí)。每次加載和卸載時(shí)，必須在本級(jí)荷載達(dá)到要求值開始算起120s后,方可進(jìn)行下一級(jí)荷載變化的操作。對(duì)于交通道路工程的持力層可將該等待時(shí)間縮短為60s。荷載在每一加載等級(jí)上要保持恒定。檢測(cè)結(jié)果必須在每次荷載變化前填入檢測(cè)記錄表上(見1.5,表1和2)。在交通道路工程中，原則上使用直徑300mm的承載板。在這種情況下使荷載不斷增加,直到承載板的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力達(dá)0.5MN/m為止。如果位移先達(dá)到了5mm，則將其所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力值作為最大應(yīng)力值。使用直徑600mm的承載板時(shí)，相應(yīng)的極限值為0.25MN/m和8mm，使用直徑762mm的承載板時(shí)相應(yīng)的極限值為0.2MN/m和13mm。在出現(xiàn)異常檢測(cè)結(jié)果時(shí)，很可能是承載板傾斜過大或沉陷過大造成的，這時(shí)測(cè)試點(diǎn)的土要挖到一定的深度，使測(cè)試面與承載板的直徑相適應(yīng)。同時(shí)，在地質(zhì)情況有差異時(shí)，如土體壓實(shí)度不同或遇到石塊等，都應(yīng)在檢測(cè)記錄中加以注明。如果被檢測(cè)的土體中有顆粒強(qiáng)度極?。ㄈ纾赫渲閹r），或者，當(dāng)荷載增加時(shí)位移出現(xiàn)很大的增長，則表明土體己接近破壞的臨近狀態(tài)，在這種較小的位移和一般的應(yīng)力情況下，平板載荷試驗(yàn)都將會(huì)被終止。檢測(cè)中如果意外出現(xiàn)了一個(gè)大于預(yù)定的加載值,不可對(duì)其改動(dòng),而是應(yīng)將其記錄在檢測(cè)報(bào)告上并加以注明。說明：在二次加載結(jié)束，盡管卸載后沒有再繼續(xù)加載,也可能會(huì)有第三次加載曲線出現(xiàn)的現(xiàn)象。2.4.6測(cè)試結(jié)果的分析、計(jì)算和表示2.4.6.1 應(yīng)力-位移曲線將施加每一級(jí)荷載的平均標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力0所對(duì)應(yīng)的測(cè)量表即位移傳感器的讀數(shù)M填寫到記錄表格中（見1.5）。讀數(shù)M與對(duì)應(yīng)的承載板的位移s遵循圖3b）中的測(cè)試原理，圖3a）中所示承載板的位移s按方程式（1）由位移SM與杠桿比hP/hM的乘積計(jì)算得出。S=SMhP/hM （1）標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力和位移標(biāo)注在1.5節(jié)圖示4中。由對(duì)應(yīng)于每次加卸載測(cè)試在圖中標(biāo)注的點(diǎn)，繪出歸屬的應(yīng)力位移曲線。為了區(qū)分加載和卸載的不同，必須用箭頭在曲線上標(biāo)明方向。檢測(cè)記錄必須包括以下內(nèi)容：- 檢測(cè)點(diǎn)位置；- 承載板直徑；- 位移檢測(cè)裝置的類型，適當(dāng)?shù)臅r(shí)候要說明杠桿比hP/hM ；- 土體種類；- 測(cè)試面的平整程度；- 天氣和溫度；- 時(shí)間、日期；- 檢測(cè)人員姓名；- 檢測(cè)中斷的記錄與說明；- 位移測(cè)試結(jié)果和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力值；- 應(yīng)力位移曲線；- 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與計(jì)算；- 適當(dāng)?shù)臅r(shí)候要在檢測(cè)后描述測(cè)試面的表面情況。2.4.6.2變形模量Ev的計(jì)算變形模量是基于一次加載和二次加載應(yīng)力位移曲線，通過二次多項(xiàng)式方程（2）計(jì)算得到的。s = a0 + a10 + a220 （2） 式中：0承載板下的平均標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力，單位： MN/m；s 承載板的位移，單位： mm；a0二次多項(xiàng)式中的系數(shù)，單位： mm；a1二次多項(xiàng)式中的系數(shù)，單位： mm/(MN/m2)；a2二次多項(xiàng)式中的系數(shù)，單位： mm/(MN2/m4)。注：式中的系數(shù)是把測(cè)試值按下列最小誤差二乘法計(jì)算得到的。a0n + a1 0i + a20i2 =si (B.1)a00i + a10i 2 + a20i3 =si0i (B.2)a00i 2 + a10i 3 + a20i4 =si0i2 (B.3)首次加載所獲得的系數(shù)視作0級(jí)荷載在表1中不予考慮。二次多項(xiàng)式的系數(shù)由第一次和第二次加載的測(cè)試數(shù)據(jù)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方程式(B.1)、(B.2)和(B.3) 計(jì)算得出。作為輔助計(jì)算手段的計(jì)算設(shè)備，必須具有本方程式程序的編輯和分析功能。如果要應(yīng)用計(jì)算程序算出變形模量EV，則該程序必須用1.4節(jié)中提供的計(jì)算實(shí)例檢算通過后才可以使用。變形模量EV由公式（3）計(jì)算：EV = 1.5r1/（a1 + a20max） （3） 式中： EV 變形模量，單位：MN/m；r 承載板半徑，單位： mm；0max最大平均標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力，單位： MN/m。一次加載的變形模量值用EV1表示，二次加載的變形模量值用EV2表示。2.5應(yīng)用實(shí)例二次變形模量EV2的確定 DIN 18134300檢測(cè)位移測(cè)試設(shè)備的安裝按照?qǐng)D3a) (hP=1.26m；hM=0.945m)杠桿比： hP/ hM =1.26/0.945=1.333變形模量Ev1和Ev2可通過表1和2中的測(cè)試值計(jì)算得出。圖4 表示應(yīng)力位移曲線。檢測(cè)結(jié)果匯總于表3中。表1 一次加載和卸載的測(cè)試值加載階段序號(hào)荷載FkN平均應(yīng)力0MN/m測(cè)量表讀數(shù)sMmm承載板位移smm0000015.650.0800.861.15211.310.1601.572.09317.670.2502.152.87423.330.3302.443.25529.690.4202.853.80635.340.5003.164.21717.670.2502.973.9588.840.1252.783.709001.942.59表2 二次加載的測(cè)試值加載階段序號(hào)荷載FkN平均應(yīng)力0MN/m測(cè)量表讀數(shù)sMmm承載板位移smm10001.942.59115.650.0802.423.221211.310.1602.653.531317.670.2502.843.781423.330.3302.993.981529.690.4203.104.13表3 測(cè)試結(jié)果匯總表測(cè)試指標(biāo)與單位一次加載二次加載0max MN/m0.500.420a0 mm0.2852.646a1mm/(MN/m2)12.2706.637a2mm/(MN2/m4)9.0347.574EV = 1.5r1/（a1 + a20max ）MN/m29.078.9EV2/EV12.72圖4 應(yīng)力位移曲線（根據(jù)表1和表2繪制的）參考文獻(xiàn)1、德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn).DIN18134.平板載荷試驗(yàn).德國.20013、動(dòng)態(tài)變形模量Evd檢測(cè)3.1 名詞解釋3.1.1動(dòng)態(tài)變形模量EvdEvd動(dòng)態(tài)變形模量（dynamic modulus of deformation）是指土體在一定大小的豎向沖擊力Fs和沖擊時(shí)間ts作用下抵抗變形能力的參數(shù)。它由平板壓力公式Evd =1.5r/s計(jì)算得出。其中Evd為動(dòng)態(tài)變形模量（MPa）；r為圓形剛性荷載板的半徑（mm）；為荷載板下的最大沖擊動(dòng)應(yīng)力，它是通過在剛性基礎(chǔ)上，由最大沖擊力Fs=7.07KN且沖擊時(shí)間ts=18ms時(shí)標(biāo)定得到的，即=0.1 MPa；s為實(shí)測(cè)荷載板下沉幅值，即荷載板的沉陷值（mm）；1.5為荷載板形狀影響系數(shù)。實(shí)測(cè)結(jié)果采用公式Evd =22.5/s計(jì)算。3.1.2Evd動(dòng)態(tài)平板載荷試驗(yàn)法Evd動(dòng)態(tài)平板載荷試驗(yàn)法是采用Evd動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀來監(jiān)控檢測(cè)土體壓實(shí)指標(biāo)動(dòng)態(tài)變形模量Evd值的試驗(yàn)方法。3.1.2 Evd動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀及工作原理Evd動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀也稱“輕型落錘儀”（德文縮寫：LFG），是用于檢測(cè)土體壓實(shí)指標(biāo)動(dòng)態(tài)變形模量Evd的專用儀器，見圖1。該儀器的工作原理是利用落錘從一定高度自由下落在彈簧阻尼裝置上，產(chǎn)生的瞬間沖擊荷載，通過彈簧阻尼裝置及傳力系統(tǒng)傳遞給300mm的承載板，在承載板下面（即測(cè)試面）產(chǎn)生符合列車高速運(yùn)行時(shí)對(duì)路基面所產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力，使承載板發(fā)生沉陷S，即阻尼振動(dòng)的振幅，由沉陷測(cè)定儀采集記錄下來。沉陷值S越大，則被測(cè)點(diǎn)的承載力越?。环粗?，越大。目前，動(dòng)態(tài)變形模量Evd在我國鐵路中主要應(yīng)用于以下兩個(gè)方面：（1）新建鐵路、既有線提速改造工程中，依據(jù)鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程（TB101022004），將“Evd動(dòng)態(tài)平板載荷試驗(yàn)”作為“K30平板載荷試驗(yàn)”的快速試驗(yàn)方法，根據(jù)該規(guī)程條文說明中的Evd與K30的換算關(guān)系式，由Evd快速推算出K30值（見表1）。表1 Evd與K30的相關(guān)性參考表 土的種類相關(guān)系數(shù)相關(guān)關(guān)系細(xì)粒土0.926K30=3.45Evd0.1粗粒土0.913K30=3.33Evd6.1碎石土0.915K30=3.10Evd14.3級(jí)配碎石0.915K30=3.49Evd14.4注：摘自鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程（TB101022004）條文說明。（2）在高速客運(yùn)專線鐵路建設(shè)中，依據(jù)2004年12月30日實(shí)施的京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定（上、下），可直接將通過“Evd動(dòng)態(tài)平板載荷試驗(yàn)”取得的動(dòng)態(tài)變形模量Evd值，用于評(píng)價(jià)基床表層和過渡段的路基壓實(shí)質(zhì)量。其中，基床表層的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)見表23，過渡段級(jí)配碎石要求K30150MPa/m、Evd50MPa、n28%。表2 級(jí)配碎石基床表層的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)填料厚度（m）壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)備注地基系數(shù)K30（MPa/m）動(dòng)態(tài)變形模量Evd（MPa）孔隙率n級(jí)配碎石0.60.651905518%路堤表3 級(jí)配砂礫石基床表層的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)填料厚度（m）壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)地基系數(shù)K30（MPa/m）動(dòng)態(tài)變形模量Evd（MPa）孔隙率n級(jí)配砂礫石0.60.651905518%注：表2、3摘自2004年12月30日實(shí)施的京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定（上、下）。3.3 特點(diǎn)與應(yīng)用前景近五年來，隨著Evd動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀的研究、引進(jìn)與應(yīng)用，我國對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的了解和掌握也在不斷地深入。動(dòng)態(tài)變形模量Evd無論從定義、原理，還是儀器的精度、可靠性以及操作等方面與地基系數(shù)K30相比均具有明顯的合理性和優(yōu)越性，其中，Evd為動(dòng)載測(cè)試，符合土體實(shí)際受力狀況，且Evd儀器體積小、重量輕、便于攜帶、安裝及拆卸方便、操作簡便、自動(dòng)化程度高、測(cè)試速度快、性能穩(wěn)定、測(cè)試精度高、檢測(cè)費(fèi)用低、適應(yīng)范圍廣，設(shè)計(jì)上以人為本，無任何核輻射、廢氣等污染，屬于環(huán)保型技術(shù)。具體特點(diǎn)如下：（1）、Evd動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀的原理是模擬高速列車對(duì)路基產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力進(jìn)行動(dòng)載測(cè)試，能夠反映土體的實(shí)際受力情況。其荷載板下的最大動(dòng)應(yīng)力=0.1MPa，與高速鐵路設(shè)計(jì)中的土的動(dòng)應(yīng)力相符合。它特別適合于受動(dòng)荷載作用的鐵路、公路、機(jī)場(chǎng)及工業(yè)建筑的地基質(zhì)量監(jiān)控測(cè)試。（2）、Evd動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀的測(cè)試速度快，檢測(cè)一點(diǎn)只需約23分鐘。在檢測(cè)數(shù)量不變的情況下，可以縮短檢測(cè)時(shí)間，不影響施工進(jìn)度；在相同的檢測(cè)時(shí)間內(nèi)，可以增加檢測(cè)數(shù)量，使測(cè)試數(shù)據(jù)更具有代表性；施工中可以隨時(shí)跟蹤檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，真正實(shí)現(xiàn)施工過程中的質(zhì)量監(jiān)控。（3）、Evd動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀的操作簡便、自動(dòng)化程度高、大幅度減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。避免了K30人工讀表、記錄、繪圖、計(jì)算產(chǎn)生的誤判和誤差；全自動(dòng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)液晶顯示且現(xiàn)場(chǎng)打印輸出波形及結(jié)果，確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確、客觀。（4）、Evd動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀的體積小、重量輕、便于攜帶、安裝及拆卸方便。儀器總重量不超過35kg，最大單件重不超過15kg，不需要額外的加載設(shè)備；儀器測(cè)試地點(diǎn)轉(zhuǎn)移迅速、方便。（5）、Evd動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀的適用范圍廣。它除了可適用的土壤種類范圍與K30相同外，還特別適應(yīng)于施工場(chǎng)地狹窄的困難地段，如路基與橋涵過渡段、路肩等部位的檢測(cè)（見圖4）。（6）、Evd動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀在使用中實(shí)際發(fā)生的檢測(cè)費(fèi)用低。一個(gè)人用23分鐘便可以完成檢測(cè)全過程，且不需要K30檢測(cè)用的加載車輛，節(jié)省了臺(tái)班費(fèi)和人工費(fèi)。（7）、Evd動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀的設(shè)計(jì)以人為本，是環(huán)保型產(chǎn)品。避免了核輻射對(duì)人體的危害以及廢氣對(duì)環(huán)境的污染。（8）、Evd動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀不僅可用于施工單位的自檢，還適合于監(jiān)理單位監(jiān)理工程師的現(xiàn)場(chǎng)抽檢，有利于施工質(zhì)量的監(jiān)督與保證。在既有線提速改造的工程應(yīng)用中，Evd動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為下四個(gè)方面：（1）時(shí)間優(yōu)勢(shì)檢測(cè)速度快。 既有線在不間斷運(yùn)營的情況下，行車密度大，K30檢測(cè)一點(diǎn)需要3060分鐘，而Evd只需要23分鐘。（2）儀器優(yōu)勢(shì)小型、便攜。 既有線道碴已存在，檢測(cè)Evd只需扒開直徑30cm的面積即可，而K30基準(zhǔn)桿還需要較大的地方、加載裝置也需要較大的空間。（3）經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)檢測(cè)費(fèi)用低。 Evd檢測(cè)中不需要額外的大噸位加載裝置，避免了臺(tái)班費(fèi)用，操作只需一個(gè)人即可，減少了人工費(fèi)用。（4）安全優(yōu)勢(shì)易于快速撤離。 既有線在不間斷運(yùn)營的情況下，行車密度大，Evd儀器重量輕，一個(gè)人就可以提起并快速撤離。綜上所述，動(dòng)態(tài)變形模量Evd標(biāo)準(zhǔn)的采用，可真正實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)方法的大幅度簡化、減輕試驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高檢測(cè)效率；試驗(yàn)結(jié)果將更符合實(shí)際，更能保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確、客觀，它的應(yīng)用將使我國路基施工質(zhì)量監(jiān)控和檢測(cè)技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。隨著我國鐵路行業(yè)有關(guān)Evd的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的頒布與實(shí)施，也將會(huì)對(duì)其他建筑領(lǐng)域如：公路、機(jī)場(chǎng)、水利、工業(yè)與民用建筑等產(chǎn)生影響，因此，動(dòng)態(tài)變形模量Evd標(biāo)準(zhǔn)將具有廣闊的應(yīng)用前景。3.4 儀器設(shè)備3.4.1適用范圍適用于粒徑不大于荷載板直徑1/4的各類土、土石混合填料、非膠結(jié)路面基層及改良土，測(cè)試有效深度范圍為400500mm。廣泛適用于鐵路、公路、機(jī)場(chǎng)、城市交通、港口、碼頭及工業(yè)與民用建筑的地基施工質(zhì)量監(jiān)控測(cè)試。也能適用于場(chǎng)地狹小的困難地段的檢測(cè)，如路橋（涵）過渡段及路肩的檢測(cè)。3.4.2 Evd動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀應(yīng)由加載裝置、荷載板和沉陷測(cè)定儀三部分組成，如圖5所示。其中，各組成部分應(yīng)符合下列要求：圖5 Evd動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀組成示意圖1 加載裝置（-掛（脫）鉤裝置；落錘；導(dǎo)向桿；阻尼裝置）2 荷載板（-圓形鋼