靜態(tài)變形模量Ev2檢測方法應(yīng)用體會

1、靜態(tài)變形模量ev2檢測方法應(yīng)用體會應(yīng)用技術(shù)詈1|靜態(tài)變形模量e檢測方法應(yīng)用體會劉蕓_?緒論路基工程在客運(yùn)專線工程建設(shè)項目中占有較大比例.在線下工程中占有舉足輕重的地位.客運(yùn)專線路基結(jié)構(gòu)設(shè)計首次采用了變形和強(qiáng)度結(jié)合控制的原則.提高了路基填筑質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).要求路基的工后沉降小,不均勻沉降小.在動力作用下的變形小,穩(wěn)定性高等.進(jìn)而需采用更科學(xué)合理的路基檢測技術(shù)來指導(dǎo)路基施工,控制路基壓實(shí)質(zhì)量.國內(nèi)鐵路建設(shè)采用壓實(shí)系數(shù)k(相對密度dr或孔隙率n)和地基系數(shù)k30值作為路基設(shè)計和施工控制土的壓實(shí)質(zhì)量的重要指標(biāo)石武客運(yùn)專線設(shè)計時速目標(biāo)值為350km/h,路基要求完工后的百年沉降不大于15mm.如此嚴(yán)格的工后沉

2、降要求.必須依靠強(qiáng)度和變形參數(shù)雙指標(biāo)來控制路基填土質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)才更科學(xué)合理雖然采用地基系數(shù)k30標(biāo)準(zhǔn)也能反映路基土的強(qiáng)度及變形關(guān)系.但檢測時的荷載是一次加載的.未考慮沉降變形中填料的塑性變形.靜態(tài)變形模量e檢測時,先預(yù)壓,然后進(jìn)行分級加載后逐級卸載.再進(jìn)行二次加載.雖然沉降變形未能完全消除填料的塑性變形.但微小的殘余變形可忽略不計.二次加載所得到的荷載一沉降曲線基本反映了填料的彈性變形.能夠更真實(shí)地反映路基的壓實(shí)質(zhì)量靜態(tài)變形模量檢測屬于一個新的檢測項目,檢測人員實(shí)際操作不多.筆者通過現(xiàn)場大量試驗.針對在石武客運(yùn)專線路基靜態(tài)變形模量檢測中遇到的問題.淺談幾點(diǎn)體會二,工程簡介新建石武客運(yùn)專線為京廣鐵路

3、大通道的重要組成部分.全長353.919km.其中河南省境內(nèi)151.236km.由中國鐵建集團(tuán)公司承建的swzo一2標(biāo)(河南段)全長22.578km.管段內(nèi)含有路基8.818km.為了保證質(zhì)量.項目采用孔隙率n,地基系數(shù)k30,靜態(tài)變形模量e等多項指標(biāo)對路基填筑質(zhì)量進(jìn)行控制.石武客專路基檢測指標(biāo)中.靜態(tài)變形模量的要求值為基床以下部位ev245mpa,ejel2.6;基床底層ev260mpa,eje12.5;基床表層ev2120mpa,ea/el2.3.三,靜態(tài)變形模量e的基本原理及適用范圍靜態(tài)變形模量試驗屬于平板載荷試驗,是通過在直徑300mm的承載板上逐級施加第一次靜荷載.然后逐級卸載.再逐

4、級施加第二次靜荷載.測定第二次加載承載板下應(yīng)力和與之相對應(yīng)的承載板中心沉降量,計算變形模量e,e及e,e值的試驗方法.第一次加載計算的變形模量為一次變形模量,用e表示.第二次加載計算的變形模量為二次變形模量,用ev2表示.變形模量的計量單位為mpa.變形模量是通過曲線在0.3olmax和0.7olmax之間割線的斜率確定,并按下式計算:86暖慰囫2012g04e=1.51式中e變形模量(mpa)承載板半徑(mm)盯lmax一第一次加載最大應(yīng)力(mpa)0【一應(yīng)力一沉降曲線方程一次項系數(shù)(mrn/mpa)0【f一應(yīng)力一沉降曲線方程二次項系數(shù)(mm/mpa2)采用直徑為300mm的承載板時.該檢測

5、方法適用于最大粒徑不超過75mm的各種土和土石混合填料.測試的有效深度約為450mm.路基壓實(shí)質(zhì)量越好,變形模量e值越大.四,試驗方法1.檢測儀器.采用德國產(chǎn)hmppdgsd型e檢測儀,配置2:1杠桿式測量臂.反力裝置選用挖掘機(jī),壓路機(jī)或推土機(jī).2-鋇0試準(zhǔn)備.清除地面上的雜物.準(zhǔn)備一個與承載板面積大小相適應(yīng)的測試面,借助工具盡可能地將測試面整平.3.儀器安裝.用作反力裝置的機(jī)械開到測試點(diǎn)后.將承載板準(zhǔn)確放置在測試點(diǎn)上并調(diào)水平.接下來安裝測量支架和位移測量裝置.然后安裝液壓缸和壓力傳感器.連接好主機(jī)與位移裝置和壓力傳感器的數(shù)據(jù)線4.加載程序(1)預(yù)加載.試驗開始之前,預(yù)加載0.01mpa約30

6、秒,等穩(wěn)定后卸除荷載.將力和位移傳感器調(diào)零.(2)分級實(shí)施第一次加載,卸載.加載時,以大致相等的荷載增量(o.08mpa)并至少分6級進(jìn)行逐級加載.直至最大荷載達(dá)到0.5mpa或沉降量達(dá)到5mm后再卸載當(dāng)沉降量達(dá)到5mln且該荷載小于0.5mpa時.該級荷載視為最大荷載.每級加載在1min內(nèi)完成,并保持2min.卸載時按最大荷載的50%,25%和0三級進(jìn)行,每級卸載在lmin內(nèi)完成.在路基實(shí)際測試中.筆者采用7級加荷.每級荷載分別為o.o8mpa,o.16mpa,0.24mpa,0.32mpa,0.40mpa,0.45mpa和0.50mpa.(3)分級實(shí)施第二次加載,卸載.加載時的操作步驟以及

7、各級施加的荷載均與第一次加載時相同.直至加載到第一次加載的倒數(shù)第二級(即0.45mpa).加載至0.45mpa并持荷2min后.一次卸載至o.5.結(jié)果計算根據(jù)試驗結(jié)果繪制標(biāo)有受力方向的應(yīng)力一沉降曲線并采用二次方程進(jìn)行擬合.應(yīng)力一沉降曲線方程的系數(shù)采用最小二乘法計算求得.變形模量通過曲線在0.3crlmax(第一次加載最大應(yīng)力)和0.7crlmax之間割線的斜率確定五,注意事項1.沉降測量裝置的觸點(diǎn)應(yīng)對準(zhǔn)承載板測量孔的中心位置自由放入.與測試表面保持垂直.否則容易造成測試所得的沉降位移偏大.變形模量數(shù)值偏小為了避免反力裝置對測試結(jié)果的影響.應(yīng)保證承載板外緣與反力裝置支撐點(diǎn)的距離不得小于0.75m

8、.測橋支撐座與反力裝置支撐點(diǎn)的距離不得小于1.25in.否則也會造成測試所得的沉降位移偏大,變形模量數(shù)值偏小2.對于透水性材料.檢測面板結(jié),松散或造成表層擾動的土.在進(jìn)行變形模量測試前.需清除檢測范圍內(nèi)表層受影響的土.下挖深度不大于承載板直徑.3.當(dāng)荷載增加位移出現(xiàn)突變時.表明土體已接近破壞臨近狀態(tài).此時應(yīng)終止試驗4.為避免外界環(huán)境對測試結(jié)果的影響.試驗時測試點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離震源.烈日,大風(fēng)和雨中嚴(yán)禁實(shí)施檢測.5.檢測中的加載或卸載.如果出現(xiàn)了與預(yù)定荷載值的偏差,不可對其改動.而是應(yīng)將其記錄在檢測報告上,并加以注明.六,試驗體會1.應(yīng)力一沉降曲線二次方程計算方法在檢測過程中容易產(chǎn)生歧義.鐵路工程土工及

9、試驗規(guī)程(tb101022010,以下簡稱規(guī)程)規(guī)定采用最小二乘法原理計算應(yīng)力一沉降曲線的二次方程.但對參與計算的測點(diǎn)未明確.如規(guī)程上繪制的第一次加載應(yīng)力一沉降曲線含有應(yīng)力為零的測試點(diǎn).但在計算曲線方程示例中未包含該點(diǎn):規(guī)程示例中第二次加載應(yīng)力一沉降曲線方程計算時盯為0的測試數(shù)據(jù)納入了計算.這樣很容易因理解不一樣.造成計算的數(shù)值不一樣.建議規(guī)程統(tǒng)一將盯為0的測試數(shù)據(jù)納入曲線方程計算.另外,規(guī)程未對曲線方程的相關(guān)系數(shù)提出要求.不能從曲線方程相關(guān)性驗證試驗的正確性通過對項目300余測點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn).正常操作測點(diǎn)的曲線方程相關(guān)系數(shù)都大于0.95.其中大于0.98的占82.3%2.建議對變形模

10、量的含義及計算方式進(jìn)行改進(jìn)試驗規(guī)程上表述為變形模量是通過應(yīng)力一沉降曲線在0.3crlmax和0.7crlmax之間割線的斜率確定的變形模量應(yīng)按式evi=1.5r/(al+a2rlmax)計算.雖保證了斜率計算的盯一致,但是忽略了兩次加載曲線本身的特點(diǎn).筆者認(rèn)為.變形模量應(yīng)統(tǒng)一由應(yīng)力一沉降曲線在0.3max和0.7trmax之間割線的斜率來確定.變形模量按式e=1.5r/(al+a2crimax)計算更為合理.更能突出二次加載的優(yōu)點(diǎn).通過現(xiàn)場大量數(shù)據(jù)顯示,二次加載應(yīng)力一沉降曲線方程的二次項系數(shù)絕大多數(shù)為負(fù)值.一次項系數(shù)為正值.也就意味著用規(guī)程定義計算的二次變形模量值偏大,e/e值偏大.3.最佳試

11、驗時機(jī)需進(jìn)一步探討在石武客運(yùn)專線對路基進(jìn)行變形模量e檢測的過程中,通過反復(fù)試驗發(fā)現(xiàn),路基填料含水量對檢測結(jié)果有很大影響對于細(xì)粒成分較多的填料,在路基剛碾壓完時所檢測的變形模量ee值較低,e,e,值偏大,路基壓實(shí)質(zhì)量容易檢測不合格.但是放置一天或若干天后再進(jìn)行檢測,路基的變形模量ee值就會變大,e,e,值就會變小,原來檢測不合格的路基經(jīng)再次檢測應(yīng)用技術(shù)詈卻合格有可能是隨著時間的推移.填料中的水分逐漸蒸發(fā),含水量降低.填料中細(xì)顆粒中的水為強(qiáng)結(jié)合水形式.此時彈性水膜會變薄.顆粒表面電子應(yīng)力控制作用增大,填料壓實(shí)后的抗剪性能增強(qiáng),從而導(dǎo)致變形模量ee值變大,e值變小.在項目路基實(shí)際施工過程中.筆者采取

12、了檢測與施工作業(yè)同步的方法來保證路基填筑質(zhì)量.一般在碾壓完后4小時內(nèi)檢測完畢.路基壓實(shí)后真實(shí)的變形模量e值應(yīng)是路基填料在保持一定范圍的含水量時所檢測的結(jié)果.但在實(shí)際測試中如何利用有效的檢測時機(jī)取得有效的變形模量e檢測結(jié)果.還需要通過試驗進(jìn)一步確定.4.應(yīng)力一沉降量曲線繪制意義不明確.判定檢測數(shù)據(jù)合格與否,是通過計算曲線方程進(jìn)而計算出ee,/e,并依據(jù)ee.進(jìn)行合格與否的判定,并不觀看曲線圖.規(guī)程也未解釋該曲線的意義.因此.筆者認(rèn)為,繪制應(yīng)力一沉降量曲線的實(shí)際意義并不是很明顯5.每級荷載加載或卸載極限偏差不明確.規(guī)程明確了在加載和卸載時每級荷載的大小.卻未對每級荷載偏差極限提出要求.實(shí)際檢測中.

13、千斤頂?shù)膲毫ο悼咳斯ふ{(diào)節(jié).因此在測試過程中很容易出現(xiàn)加載量或卸載量的上下浮動.此時不必要為保持與預(yù)定載荷一致而人為地增減荷載量.應(yīng)該將其真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄并加以注明.否則有可能出現(xiàn)因土體變形不能完全恢復(fù)而會造成e檢測結(jié)果的偏差.6.在試驗過程中如何保持荷載不變值得探討.規(guī)程規(guī)定每級荷載保持時間為2min.并在此時間內(nèi)保持恒定.在實(shí)際試驗過程中.有人理解為保持荷載2min.意味著千斤頂不能再加壓.但測力傳感器上的應(yīng)力值卻一直在變小.這樣測試出來的ee值偏大.有人理解在試驗過程中應(yīng)隨時調(diào)整千斤頂壓力.以克服路基變形造成的應(yīng)力損失.但是在調(diào)整過程中應(yīng)力無法保持恒定(工地采用的設(shè)備測試精度為o.0001mpa).如何記錄加載應(yīng)力值.一直困擾著筆者.為了保證測試結(jié)果的一致性.建議規(guī)程能對應(yīng)力在多大范圍內(nèi)波動屬應(yīng)力恒定和如何記錄應(yīng)力值作出規(guī)定7.試驗測試的有效深度約為承載板直徑的1.5倍.但驗收標(biāo)準(zhǔn)上靜態(tài)變形模量的測試頻率為每90cm抽樣測試一次.意味著每填高90cm有一半厚度路基強(qiáng)度沒有檢測.七,結(jié)束語變形模量試驗屬于靜態(tài)平板荷載試驗.能直接反映路基的物理和力學(xué)性能.但是每檢測一次所需時間較長