客運專線路基k30ev2evd檢測技術

1、客運專線鐵路路基K30、Ev2、Evd檢測技術1、地基系數(shù)K30檢測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的剛性承載板進行靜壓平板載荷試驗，取第一次加載測得的應力位移（s）曲線上s為1.25mm所對應的荷載s，按K30=s1.25計算得出，單位:MPa/m。1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀二十世紀三十年代開始美國提出的壓實度指標，即壓實系數(shù)K、相對密度Dr或孔隙率n至今仍然作為世界各國路基設計及施工控制的土的壓實質量標準。雖然壓實度為參數(shù)的路基壓實質量標準具有擊實試驗指導現(xiàn)場施工、現(xiàn)場檢測簡便等優(yōu)點，但是，對于高速鐵路或其他對

2、強度指標要求嚴格的情況，僅靠壓實度參數(shù)來反映填土的壓實質量就有其局限性。為了保證路基填土的強度指標，七、八十年代，許多國家開始用強度及變形指標作為路基填土質量控制參數(shù)，即所謂的“抗力檢測法”。其中包括美國的CBR（加州承載比值）標準，德國、法國、奧地利和瑞士等國家的靜態(tài)變形模量Ev2 標準，日本的地基系數(shù)K30 標準等?？梢?，采用強度及變形參數(shù)作為控制指標是路基質量標準的一大進步。我國鐵路系統(tǒng)自1985年大秦線施工引入K30平板載荷試驗以來，在鐵路建設中已經(jīng)逐步推廣應用。從二十多年K30在我國鐵路系統(tǒng)應用的情況來看，無論是儀器設備、試驗方法,還是設計標準均已比較成熟。地基系數(shù)K30已成為新線鐵

3、路控制基床和路堤填料壓實質量的主要指標之一，并已正式列入鐵路路基工程質量檢驗評定標準(TB10414-98)和鐵路路基設計規(guī)范(TB10001-99)。K30平板載荷試驗作為一種強度及變形指標，能夠直觀地表征路基剛度和承載能力。我國參照日本JISA1215-1995年修訂版公路的平板載荷試驗方法和德國的DIN18134平板載荷試驗-1993年修訂版，并吸收近年來的科研成果和施工經(jīng)驗，同時針對實際應用中存在的問題，制訂了“K30平板載荷試驗”方法，該方法首次正式納入2004年4月1日起開始實施的鐵路工程土工試驗規(guī)程（TB101022004）。1.3 K30平板載荷試驗的適用條件和要求對平板載荷試

4、驗測試值大小的影響因素很多。包括填料的性質、級配、壓實系數(shù)、含水率、碾壓工藝、最大干密度、最佳含水量、試驗操作方法及測試面平整度等。為了規(guī)范試驗過程，提出了平板載荷試驗的適用條件和要求。 K30平板載荷試驗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因此對所填路基土的顆粒粒徑和級配有一定的限值，否則顆粒粒徑過大，級配不均勻，K30的測試結果就會帶來較大的誤差，難以真實反映路基的壓實情況。根據(jù)秦沈客運專線的經(jīng)驗，K30適用于均勻地基土(如粗、細粒土)地基系數(shù)K30的檢測，對于拌和較均勻的級配碎石也是符合測試要求的，而對于顆粒不均勻的碎石土，其K30

5、檢測就難以得出準確可靠的測試結果。K30平板載荷試驗的測試有效深度范圍為400500mm。由于K30平板載荷試驗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，因此要想真實全面地反映更深土層的情況，尚需結合其他的檢測手段進行綜合評定。對于水分揮發(fā)快的均粒砂，表面結硬殼、軟化、或因其他原因表層擾動的土，平板載荷試驗應置于擾動帶以下進行。影響K30測試結果的因素很多，但含水量變化是造成K30測試結果偶然誤差的主要因素，也就是說K30測試結果具有時效性。一般來說，控制在最佳含水量附近施工，路基壓實系數(shù)較高，路基質量好，基床表面剛度較大，K30測試結果較高。但是由于受季節(jié)及天氣氣溫變化的

6、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。實踐證明，碾壓完畢后，路基含水量大時，K30試結果就?。缓啃r，K30測試結果就高。由于擊實土處于不飽和狀態(tài)，含水量對其力學性質的影響很大。這就造成K30測試結果因含水量變化而離散性大、重復性差。為此，現(xiàn)場測試應消除土體含水量變化的影響。對于粗、細粒均質土，宜在壓實后24h內(nèi)進行。在進行K30測試時，發(fā)現(xiàn)不同時間的K30測試結果差別較大，尤其對級配碎石來講更為明顯。這是由于不同的檢測時間，其路基的含水量及板結強度不同。若在碾壓完畢后23 d再進行K30測試，這樣雖然K30測試結果提高了，滿足了K30的設計要求。但這樣做會造成K

7、30測試結果無可比性、不可信。因此，為了檢測路基填筑質量而進行的K30試驗，只有在碾壓完畢時一定時限內(nèi)進行測試才有意義。測試面必須是平整無坑洞的地面。對于粗粒土或混合料造成的表面凸凹不平，應鋪設一層約23mm的干燥中砂或石膏膩子。此外，測試面必須遠離震源，以保持測試精度。細粒土（粉砂、黏土）只有在壓實的條件下方可進行檢測。在不確定的情況下，要對地面不同深度進行檢測，地面以下最深至d(d=承載板直徑)。雨天或風力大于6級的天氣，不得進行試驗。1.4 儀器設備荷載板：荷載板為園形鋼板, 其直徑為30cm、板厚為25mm。荷載板上應帶有水準泡。加載裝置：1）液壓千斤頂與手動油泵, 通過高壓油軟管連接

8、。千斤頂頂端應設置球鉸，并配有可調節(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。選用荷載應大于或等于50kN。2）液壓油軟管長度至少為2m，兩端應裝有自動開閉閥門的快速接頭，以防止液壓油漏出。3）手動液壓泵上應裝有一個可調節(jié)減壓閥，可準確地分級對荷載板實施加、卸載。4）測壓表量程應達到最大試驗荷載的1.25倍, 精度不低于0.6級。5）當使用測力計直接測量加荷荷載時，測力計精度應達到1。反力裝置的承載能力應大于最大試驗荷載10kN。 下沉量測量裝置由測橋和測表組成。測橋是用于安裝測表固定支架或作為測表量測基準面，由長度大于3m的支撐粱和支撐座組成，當跨度為4m時其截面系數(shù)應大于或等于8

9、cm3。測表宜配置34個精度為0.01mm的百分表或電子數(shù)顯百分表, 量程應不小于10mm, 每個測表應配有可調式固定支架。其他：鐵鍬、鋼板尺（長400mm）、毛刷、圬工泥刀、刮鏟、水準儀、鉛垂、褶尺、干燥中砂、石膏、油、遮陽擋風設施等。1.5試驗儀器的校驗要求測試地基系數(shù)時，應對儀器進行測試校驗。新儀器進行試驗的三個月內(nèi)，應每月標定一次，以作出相應誤差修正。當三次標定誤差小于±5%時，儀器進入穩(wěn)定期。儀器每次投入新工點或每年必須予以校驗一次。1.6試驗操作步驟場地測試面應進行平整，并使用毛刷掃去松土。當處于斜坡上時，應將荷載板支撐面做成水平面。安置平板載荷儀：1)將荷載板放置于測試

10、地面上，應使荷載板與地面良好接觸，必要時可鋪設一薄層干燥砂（23mm）或石膏膩子。當用石膏膩子做墊層時，應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，左右轉動荷載板并輕輕擊打頂面，使其與地面完全接觸，與此同時可借助荷載板上水準泡或水準儀調整水平。2)將反力裝置承載部分安置于荷載板上方，并加以制動。反力裝置的支撐點必須距荷載板外側邊緣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，組裝時應保持千斤頂垂直不出現(xiàn)傾斜。4)安置測橋，測橋支撐座應設置在距離荷載板外側邊緣及反力裝置支承點1m以外。測表的安放必須相互對稱

11、，并且應與荷載板中心保持等距離。加載試驗：1)為穩(wěn)固荷載板, 預先加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,逐級加載。每增加一級荷載，應在下沉量穩(wěn)定后，讀取荷載強和下沉量讀數(shù)。3)當總下沉量超過規(guī)定的基準值（1.25mm），或者荷載強度超過估計的現(xiàn)場實際最大接觸壓力，或者達到地基的屈服點，試驗即可終止。當試驗過程出現(xiàn)異常時(如荷載板嚴重傾斜, 荷載板過度下沉), 應將試驗點下挖相當于荷載板直徑的深度，重新進行試驗。對出現(xiàn)的異常應在試驗記錄表中注明。1.7試驗結果計算及制圖 根據(jù)試驗結果繪出荷載強度與下

12、沉量關系曲線，見圖1。圖1.荷載強度下沉量S關系曲線 從荷載強度與下沉量關系曲線得出下沉量基準值時的荷載強度，并按下式計算出地基系數(shù)：K30=s/ss （1）式中：K30 由直徑30cm的荷載板測得的地基系數(shù)（MPa/m），計算取整數(shù)。- -S曲線中ss =1.25´10-3m相對應的荷載強度(MPa)。ss 下沉量基準值（=1.25´10-3m）。1.8試驗記錄格式表1 K30平板載荷試驗記錄工程名稱 填料類型 試驗編號 工程地點 填層厚度 試驗日期施工單位 檢測里程 試驗人員荷載板直徑 檢測標高 試驗負責人 加載順序荷載強度(Mpa)油壓表讀數(shù)P壓(Mpa)下沉量s(m

13、m)(百分表讀數(shù))荷載板中心下沉量（mm）表1表2表3平均預壓0.01復位0.0010.0420.0830.1240.1650.2060.24復核 年 月 日 試驗 年 月 日1.9隨機誤差校正由被測土體表面狀態(tài)影響,所出現(xiàn)的隨機誤差可通過作圖法和K30 ADJUST程序進行校正。 作圖法校正見圖2所示。圖2. 隨機誤差的校正示意1)當試驗結果如圖中曲線時，曲線經(jīng)坐標原點，可不校正。2)當試驗誤差結果如圖中曲線時，應在曲線出現(xiàn)明顯拐點的位置沿正常曲線延伸,使交S軸于O1點,此時零點下移S,標準下沉量應為S1=Ss+S，并由此對應的荷載強度計算出Ks值。3)當試驗結果如圖中曲線時，應在曲線出現(xiàn)明

14、顯拐點的位置沿正常曲線曲率延伸,使交S軸于O3點，此時零點上移S，標準下沉量應為S3=SS-S，并由此對應的荷載強度計算出KS值。1.10 K30平板載荷試驗儀校驗方法 K30平板載荷試驗儀在使用中應定期進行校驗,以消除由于儀器自身系統(tǒng)液壓阻力變化所引起的測量誤差。通過校驗測定出實際加載值或實際荷載板正應力值與系統(tǒng)壓力表讀數(shù)值之間的相關關系，建立其回歸方程，并經(jīng)整理繪制成圖表，以作為K30平板載荷試驗的計算基礎。 K30平板載荷試驗儀校驗的技術條件1 試驗儀配置的壓力表、百分表（或電子數(shù)顯表）應定期送檢進行計量標定。2 試驗儀液壓系統(tǒng)應不滲漏油。3 用于校驗的壓力支架或壓力機的承載能力應大于5

15、0 kN。4 用于校驗的壓力機的計量誤差應小于10 N，壓力傳感器計量誤差應小于5N。 K30平板載荷試驗儀的校驗有以下二種方法：1 測定實際加載值F與壓力表讀數(shù)值P壓之間的相關關系1）校驗時，如圖3所示，將K30試驗儀安放于壓力支架或壓力機上，其上端安置業(yè)已送檢過的測力儀。通過手動油泵對試驗儀進行逐級增量加壓直至加到預計的最大測量載荷為止，按表2記錄每次增量加壓后的測力儀和壓力表的讀數(shù)，反復進行三次，以求出每次增量平均值。圖3校驗方法1示意1-支架；2-測力儀；3-千斤頂；4-30荷載板；5-壓力表；6-手動油泵表2 校驗方法1記錄表加 載級 數(shù)測力儀示值(kN)實際加載 值F(kN)壓力表

16、讀數(shù)值P壓(MPa)123平均123平均1000000.0000.0000.0000.0002345678校驗員 核驗員 校驗日期 年 月 日2）整理校驗數(shù)據(jù)后得出其回歸方程為： (2) 式中： F實際加載值，（kN）；壓力表讀數(shù)，（MPa）； B斜率； A截距。3）在進行測試時，可根據(jù)公式(1)由P壓得出相對應的F值并按公式(2)計算出荷載板正應力值。 （3）式中： 荷載板正應力，（MPa）； W試驗儀的基本重量，（kN）； A30cm荷載板面積，706.86cm2。注：試驗儀的基本重量W包括千斤頂、荷載板及組裝在板上的儀表支架等重量，至于測試過程中在千斤頂上端增加的接桿重量，由于已被相應增

17、加的系統(tǒng)阻力所抵消，故不予以考慮。2 測定荷載板正應力與壓力表讀數(shù)值P壓之間的相關關系1）校驗時，如圖4所示，將K30試驗儀安放于壓力支架或壓力機上，其下端安置業(yè)已送檢過的壓力傳感器。通過手動油泵對試驗儀進行逐級增量加壓直至加到預計的最大測量載荷為止，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)，反復進行三次，以求出每次增量平均值。 圖4校驗方法2示意1-支架；2-測力儀；3-千斤頂；4-30荷載板；5-壓力表；6-手動油泵7-壓力傳感器；8-傳感器示值表表3 校驗方法記錄表加 載級 數(shù)壓力傳感器示值(kN)實際荷載板正應力值（MPa）壓力表讀數(shù)值P壓(MPa)123平均123平均100

18、0000.0000.0000.0000.00020.0430.0840.1250.1660.2070.2480.28校驗員 核驗員 校驗日期 年 月 日2）整理校驗數(shù)據(jù)后得出其回歸方程為： （4）3）在進行測試時，可根據(jù)公式()由P壓得出相對應的值。 K30平板載荷試驗儀校驗周期：在新儀器使用的前三個月內(nèi)，應每月校驗標定一次，以作出相應的誤差修正，當三次標定的誤差小于±5，即認為儀器已進入穩(wěn)定期。但儀器每次投入新工點使用前或每年必須予以校驗一次。1.11舉例（德國工業(yè)標準DIN18134，2001年9月版）德國工業(yè)標準DIN18134（2001年9月版）中對EV2和Ks平板載荷試驗所

19、采用的儀器設備和試驗方法做了具體的規(guī)定。德國鐵路標準中采用EV2而不采用K30，而對于公路和機場等鋪蓋式建筑結構的測試，要獲取地基系數(shù)ks原則上采用直徑762mm的承載板，亦稱為DIN18134 762檢測。平板載荷試驗所采用的位移測試設備的安裝見圖5。EV2和Ks的測試在國際上普遍采用的是具有代表性的德國HMP馬格德堡測量儀器制造有限責任公司開發(fā)PDG系列EV2和Ks測試儀（見圖6）。圖例說明：a）按照秤桿原理設計的可旋轉的測量臂；位移測試時要考慮杠桿的比例hP:hM。b）單軸可伸縮移動的測量臂;位移測試比例為1:1。1、測量表，即位移傳感器5、荷載2、支架 6、垂直支架3、旋轉點7、支座4

20、、測量臂8、觸點sM、s 位移測量表，即位移傳感器圖5 帶觸點的位移測試裝置圖例其中，預壓荷載為0.005MN/m²，并保持垂直狀態(tài)，直到承載板的位移變化值小于0.02mm/min，然后按照標準應力分別為0.04MN/m², 0.008MN/m², 0.14MN/ m ²和0.2MN/m²分四個等級逐級遞增加載檢測。在每級檢測的等侯時間均以位移變化量不超過0.02mm/min為止。在卸載時，只需要中間分一級標準應力為0.08MN/m²即可。地基系數(shù)ks由公式（5）計算：ks = 0 / s = 0 / 0.00125 （5）式中：ks

21、 地基系數(shù)，單位： MN/m³；0 平均標準應力，單位：MN/m²；s 承載板位移，單位： m。例如：地基系數(shù)ks可通過表4中的測試值計算得出。表4 測試值加載階段序號荷載FkN平均應力0MN/m²承載板位移smm04.560.0100118.240.0400.31236.480.0800.56363.850.1400.97491.210.2001.53536.480.0801.1660.000.0000.57應力位移曲線（見圖6）中有時可能會出現(xiàn)一個變曲點（反彎點），需要做一條切線進行零點修正，并要將位移s*從修正的零點0*算起。用修正過的零點0*和修正過的位移

22、s*計算出的結果：ks = 0 / s* = 0.186 MN/m² / 0.00125m = 148.8 MN/m³圖6 確定地基系數(shù)的應力位移曲線2、二次變形模量Ev2檢測2.1名詞解釋平板載荷試驗平板載荷試驗的目的在于測出應力位移曲線，并對地面的變形量與承載力的關系進行分析計算，通過應力位移曲線得出變形模量Ev。在試驗過程中，通過一圓形承載板和加載裝置對地面進行反復依次地加載和卸載，將測得的承載板下的標準應力0跟與之相應的逐個位移s以應力位移曲線的形式顯示在圖表上。變形模量Ev土體的變形模量Ev值是通過一次加載或重復加載測得的應力位移曲線上0.3×0max

23、和 0.7×0max之間的位移割線斜率來確定的。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。2.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀在平板載荷試驗應用過程中，常用的加載方式有單循環(huán)靜載和二次循環(huán)靜載。單循環(huán)靜載是按每級40kPa加載，當每級加載完成后，每間隔一分鐘讀取百分表一次，直至兩次讀數(shù)符合沉降穩(wěn)定要求，才能轉到下一級荷載，直至試驗最大荷載為止。二次循環(huán)靜載也是按每級40kPa加載，分級加載到最后一級荷載的沉降穩(wěn)定后，開始卸載，卸載梯度按最大荷載的0.5或0.25倍逐級進行，全部荷載卸除后記錄其殘余變形，之后又開始另一加載循環(huán)

24、。采用d=30cm的荷載板試驗計算變形模量時，荷載一直加到沉降值達5mm或承壓板正應力達到0.5MPa為止。為了更有效地分析土的變形性質和承載能力，德國標準采用了二次循環(huán)靜載法，其結果采用二次變形模量Ev2表示。Ev2是德國、法國及歐洲一直沿用的、成熟的路基壓實設計標準和檢測技術，德國鐵路路基標準DS836中規(guī)定了Ev2的設計標準值，且二次變形模量Ev2的試驗規(guī)程執(zhí)行德國工業(yè)標準DIN18134。Ev2測試在國際上普遍采用的是具有代表性的德國HMP馬格德堡測量儀器制造有限責任公司開發(fā)的PDG系列Ev2測試儀（見圖A）?！癙DG”即“平板載荷試驗儀”的德文縮寫。目前，國內(nèi)由于鐵路一直沿用的是K3

25、0標準，所以，對于Ev2還沒有技術儲備，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：儀器設備方面，國內(nèi)目前還沒有Ev2檢測設備，國產(chǎn)的K30儀器是無法檢測Ev2指標的；在檢測方法方面，國內(nèi)沒有進行過立項研究，還不掌握Ev2的檢測方法；在標準規(guī)范方面，國內(nèi)還沒有檢測規(guī)程、規(guī)范和標準；在設計方面，還沒有采用過Ev2參數(shù)，尚無Ev2設計經(jīng)驗。因此，為解決我國鐵路客運專線路基上修建無碴軌道的關鍵技術問題，研究無碴軌道對路基的要求、路基壓實指標Ev2的檢測方法與標準，制定出Ev2試驗檢測規(guī)程與設計標準，推動我國鐵路路基檢測技術與設計標準的進步，使之與國際領先水平接軌是十分必要的。2.3儀器設備2.3.1 概論進行平板載荷試

26、驗的前提條件：a）加載反力裝置（配重）。b）平板載荷試驗儀，它由承載板、盒式水準器、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力和承載板位移的裝置。d）用于變形模量計算的數(shù)據(jù)處理器。2.3.2 加載反力裝置平板載荷試驗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中必須達到的最大荷載10kN以上。載重機動車,壓路機及適當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，一般偏差范圍按:ISO 2768-mK 圖例說

27、明：1帶有萬向頭的中心受力栓 2手柄 3孔徑圖1 帶測量孔的直徑300mm的承載板直徑600mm和762mm的承載板，它的厚度必須為20mm，并且有對稱排列的支撐加筋肋，在它上面放置直徑300mm的承載板時可當?shù)酌媸褂?，其?nèi)安置的銷子或鎖定裝置在抬起承載板時起固定作用。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，一般偏差范圍按:ISO 2768-mK。圖例說明：1、承載板對中裝置 3、加筋肋（t = 20mm）2、直徑300mm的承載板 4、連接承載裝置的插孔AAaa、縮小比例的示意圖圖2 帶對稱排列加筋肋的直徑600mm和762mm的承載板2.3.4 加載裝置加載

28、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，并以此來實現(xiàn)對承載板的加載和卸載。為了使力的傳遞準確無誤，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到150mm。測試儀檢測時的高度不得大于600mm，為了調整與加載反力裝置的距離，有時須附加一個延長裝置，這一裝置至少可以使液壓缸達到1000mm。加載裝置延長部分要保證其抗壓彎曲強度。2.3.5 測力裝置承載板與液壓缸之間設有一個機械或電子的力傳感器。測力裝置對每次加載測試所得到的數(shù)據(jù)誤差范圍最高不得超過1%。壓力顯示值：對于直徑300mm的承載板精度至少要求達到0.001MN/m2，對于直徑600mm和762mm的承

29、載板至少要求達到 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。要求適應的工作環(huán)境溫度范圍為040。2.3.6 位移測試裝置位移測試原理如圖3所示。位移測試裝置是由一個可旋轉的測量臂（見圖3a）和一個單軸可伸縮移動的測量臂（見圖3b）組成的?？尚D的測量臂位移測試裝置只適用于檢測深度至0.3m的坑槽。單軸可伸縮、移動的測量臂位移測試裝置可以檢測較深的坑槽。位移測試裝置由以下幾部分組成：l 三點支撐式支架（見圖3中的2）l 垂直可移動的扭轉和彎曲的測量臂（見圖3中的4）l 位移傳感器，即測量表（見圖3中的1）承載板中心點到支架軸心的距離必須為（1500±5）

30、mm。杠桿比hP:hM(見圖3a)必須確定，但可在允許范圍內(nèi)調整，比值不得超過2.0。使用直徑300mm和600mm的承載板檢測時,位移測試裝置的位移量程必須滿足10mm，使用直徑762mm承載板檢測時，位移量程必須滿足15mm，承載板位移測試誤差不得超過0.04mm。測試值顯示精確度至少要達到0.01mm。要求適應的工作環(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、測錘、折疊尺、干中砂、石膏、油；e） 遮陽擋風裝置。圖例說明：a）按照秤桿原理設計的可旋轉的測量臂；位移測試時要考慮杠桿的比

31、例hP:hM。b）單軸可伸縮移動的測量臂;位移測試比例為1:1。1、測量表，即位移傳感器5、荷載2、支架 6、垂直支架3、旋轉點 7、支座4、測量臂 8、觸點sM、s 位移測量表，即位移傳感器圖3 帶觸點的位移測試裝置圖例2.3.8平板載荷試驗儀的標定及校驗平板載荷試驗儀的標定和校驗必須按規(guī)定執(zhí)行。平板載荷試驗儀出廠前和維修后都必須進行標定。平板載荷試驗儀必須每年標定一次。試驗的前提條件平板載荷試驗適用于粗顆粒土、混合顆粒土以及塑性硬質細顆粒土的檢測。檢測時，承載板下面不能有大于承載板直徑1/4的顆粒。快干性的等粒徑的砂子、地面表層硬化或軟化、試驗前地面表層受到破壞的地方不符合檢測條件。被測土

32、體的密度必須盡可能保持不變。細粒土（粉砂、黏土）只有在壓實的條件下方可進行檢測。在不確定的情況下，要對地面不同深度進行檢測，地面以下最深至d(d=承載板直徑)。2.4試驗步驟測試面的準備工作準備一個與承載板面積大小相適應的測試面。借助工具（鋼尺、抹刀或通過推移和轉動承載板）盡可能地將測試面整平，清除地面上的雜物。2.4.2平板載荷試驗儀的安裝承載板要準確地放在測試面上。如果測試面稍有不平整，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試面上轉動并輕砸使承載板與測試面密貼。使用石膏糊時承載板下會很滑，被壓擠出的石膏應在凝固前清除，直到石膏凝固以后方可進行測試。用承載板上的盒式水準器檢

33、查測試面是否水平。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，并且要進行加固以防傾倒。承載板與加載反力裝置著地點間的凈距離對于直徑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。加載反力裝置要進行加固以防移動.加載反力裝置安裝要牢固、安全。以上要求也適用于斜面測試。位移測試裝置的安裝位移測試是通過測量表,即位移傳感器完成的。測量承載板的位移時，首先要將傳感器觸點放到承載板的中心位置上。支撐架的著地點與加載裝置的著地點的距離不得少于1.25m。支撐架須保持水平狀態(tài)，位移傳感器，即測量表必須垂直于測試面。安裝承載板

34、時需注意把位移傳感器的觸點無約束地放入承載板上測量孔中，并保持在承載板中心位置上。位移測試裝置要有防日曬和防風沙的保護措施。檢測進行中平板載荷試驗儀和加載裝置不得晃動。預加載在平板載荷試驗開始進行之前，將力和位移傳感器，既測量表調整到零值。然后對承載板進行預加載大約30秒鐘，對于直徑300mm和600mm的承載板預加應力為0.01MN/m²，直徑762mm的承載板預加應力為0.005MN/m²。該級荷載下的位移傳感器，即測量表顯示為零值。加載與卸載概論平板載荷試驗預計要達到的最大荷載和（或）最大位移是根據(jù)各自的檢測目標位移、土的性質和承載板尺寸大小來確定的。2.4.5.2

35、變形模量Ev值的測試要測得變形模量Ev值必須至少分6級進行等時間間距的加載，來達到預定的最大應力值。從一級到下一級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%三個級進行。卸載后，按照前面同樣的操作步驟，保持與前面各級相同的荷載范圍進行又一輪（第二次）加載，但只是加到第一輪荷載的最后一級。每次加載和卸載時，必須在本級荷載達到要求值開始算起120s后,方可進行下一級荷載變化的操作。對于交通道路工程的持力層可將該等待時間縮短為60s。荷載在每一加載等級上要保持恒定。檢測結果必須在每次荷載變化前填入檢測記錄表上(見1.5,表1和2)。在交通道路工程中，原則上使用直

36、徑300mm的承載板。在這種情況下使荷載不斷增加,直到承載板的標準應力達0.5MN/m²為止。如果位移先達到了5mm，則將其所對應的標準應力值作為最大應力值。使用直徑600mm的承載板時，相應的極限值為0.25MN/m²和8mm，使用直徑762mm的承載板時相應的極限值為0.2MN/m²和13mm。在出現(xiàn)異常檢測結果時，很可能是承載板傾斜過大或沉陷過大造成的，這時測試點的土要挖到一定的深度，使測試面與承載板的直徑相適應。同時，在地質情況有差異時，如土體壓實度不同或遇到石塊等，都應在檢測記錄中加以注明。如果被檢測的土體中有顆粒強度極?。ㄈ纾赫渲閹r），或者，當荷載增加

37、時位移出現(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力情況下，平板載荷試驗都將會被終止。檢測中如果意外出現(xiàn)了一個大于預定的加載值,不可對其改動,而是應將其記錄在檢測報告上并加以注明。說明：在二次加載結束，盡管卸載后沒有再繼續(xù)加載,也可能會有第三次加載曲線出現(xiàn)的現(xiàn)象。測試結果的分析、計算和表示2.4.6.1 應力-位移曲線將施加每一級荷載的平均標準應力0所對應的測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與對應的承載板的位移s遵循圖3b）中的測試原理，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的乘積計算得出。S=SM

38、83;hP/hM （1）標準應力和位移標注在1.5節(jié)圖示4中。由對應于每次加卸載測試在圖中標注的點，繪出歸屬的應力位移曲線。為了區(qū)分加載和卸載的不同，必須用箭頭在曲線上標明方向。檢測記錄必須包括以下內(nèi)容：- 檢測點位置；- 承載板直徑；- 位移檢測裝置的類型，適當?shù)臅r候要說明杠桿比hP/hM ；- 土體種類；- 測試面的平整程度；- 天氣和溫度；- 時間、日期；- 檢測人員姓名；- 檢測中斷的記錄與說明；- 位移測試結果和相應的標準應力值；- 應力位移曲線；- 檢測數(shù)據(jù)分析與計算；- 適當?shù)臅r候要在檢測后描述測試面的表面情況。變形模量Ev的計算變形模量是基于一次加載和二次加載應力位移曲線，通過

39、二次多項式方程（2）計算得到的。s = a0 + a1·0 + a2·20 （2） 式中：0承載板下的平均標準應力，單位： MN/m²；s 承載板的位移，單位： mm；a0二次多項式中的系數(shù)，單位： mm；a1二次多項式中的系數(shù)，單位： mm/(MN/m2)；a2二次多項式中的系數(shù)，單位： mm/(MN2/m4)。注：式中的系數(shù)是把測試值按下列最小誤差二乘法計算得到的。a0·n + a1 0i + a20i2 =si (B.1)a00i + a10i 2 + a20i3 =si·0i (B.2)a00i 2 + a10i 3 + a20i4 =

40、si·0i2 (B.3)首次加載所獲得的系數(shù)視作0級荷載在表1中不予考慮。二次多項式的系數(shù)由第一次和第二次加載的測試數(shù)據(jù)，根據(jù)標準方程式(B.1)、(B.2)和(B.3) 計算得出。作為輔助計算手段的計算設備，必須具有本方程式程序的編輯和分析功能。如果要應用計算程序算出變形模量EV，則該程序必須用1.4節(jié)中提供的計算實例檢算通過后才可以使用。變形模量EV由公式（3）計算：EV = 1.5·r·1/（a1 + a2·0max） （3） 式中： EV 變形模量，單位：MN/m²；r 承載板半徑，單位： mm；0max最大平均標準應力，單位： MN/

41、m²。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應用實例二次變形模量EV2的確定 DIN 18134300檢測位移測試設備的安裝按照圖3a) (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中的測試值計算得出。圖4 表示應力位移曲線。檢測結果匯總于表3中。表1 一次加載和卸載的測試值加載階段序號荷載FkN平均應力0MN/m²測量表讀數(shù)sMmm承載板位移smm0000015.650.0800.861.15211.310.1601.572.09317.670.2

42、502.152.87423.330.3302.443.25529.690.4202.853.80635.340.5003.164.21717.670.2502.973.9588.840.1252.783.709001.942.59表2 二次加載的測試值加載階段序號荷載FkN平均應力0MN/m²測量表讀數(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 測試結果匯總表測試指標與單位一次加

43、載二次加載0max MN/m²0.500.420a0 mm0.2852.646a1mm/(MN/m2)12.2706.637a2mm/(MN2/m4)9.0347.574EV = 1.5·r·1/（a1 + a2·0max ）MN/m²29.078.9EV2/EV12.72圖4 應力位移曲線（根據(jù)表1和表2繪制的）3、動態(tài)變形模量Evd檢測3.1 名詞解釋動態(tài)變形模量EvdEvd動態(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和沖擊時間ts作用下抵抗變形能力的參數(shù)。它由平板壓力公式E

44、vd =1.5×r×/s計算得出。其中Evd為動態(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應力，它是通過在剛性基礎上，由最大沖擊力Fs=7.07KN且沖擊時間ts=18ms時標定得到的，即=0.1 MPa；s為實測荷載板下沉幅值，即荷載板的沉陷值（mm）；1.5為荷載板形狀影響系數(shù)。實測結果采用公式Evd =22.5/s計算。Evd動態(tài)平板載荷試驗法Evd動態(tài)平板載荷試驗法是采用Evd動態(tài)變形模量測試儀來監(jiān)控檢測土體壓實指標動態(tài)變形模量Evd值的試驗方法。3.1.2 Evd動態(tài)變形模量測試儀及工作原理Evd動態(tài)變形模量測試儀也稱“輕型落錘

45、儀”（德文縮寫：LFG），是用于檢測土體壓實指標動態(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（即測試面）產(chǎn)生符合列車高速運行時對路基面所產(chǎn)生的動應力，使承載板發(fā)生沉陷S，即阻尼振動的振幅，由沉陷測定儀采集記錄下來。沉陷值S越大，則被測點的承載力越??；反之，越大。3.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀鐵路路基壓實質量是保持線路穩(wěn)定與平順、保證列車能高速、安全運行的重要條件。而控制和檢測壓實質量的標準、方法和設備，則是保證壓實質量的重要措施。幾十年來，國內(nèi)外均沿用美國三十年代

46、提出的壓實度指標，即壓實系數(shù)K、相對密度Dpr或孔隙率n作為路基設計及施工控制的土的壓實質量標準。雖然壓實度為參數(shù)的路基壓實質量標準具有擊實試驗指導現(xiàn)場施工、現(xiàn)場檢測簡便等優(yōu)點，但是，對于高速鐵路或其他對強度指標要求嚴格的情況，僅靠壓實度參數(shù)來反映填土的壓實質量就有其局限性。為了保證路基填土的強度指標，七、八十年代，許多國家開始用強度及變形指標作為路基填土質量控制參數(shù)，即所謂的“抗力檢測法”。其中包括美國的CBR（加州承載比值）標準，德國、法國、奧地利和瑞士等國家的靜態(tài)變形模量Ev2 標準，日本的地基系數(shù)K30 標準等。我國自大秦重載鐵路修建時開始引用日本的K30 標準，并且在新建干線鐵路和準

47、高速鐵路上得以應用?？梢?，采用強度及變形參數(shù)作為控制指標是路基質量標準的一大進步。然而，無論是靜態(tài)變形模量Ev2，還是地基系數(shù)K30 ，兩者都是采用300mm的靜態(tài)平板載荷試驗儀，通過在壓實填土表面做靜壓試驗測得的，二者反映的都是靜態(tài)應力作用下土體抵抗變形的能力。眾所周知，鐵路路基承受的是列車運行時產(chǎn)生的動荷載，特別是高速列車的出現(xiàn)，動荷載產(chǎn)生的沖擊力對路基的影響更為明顯，而K30 和Ev2值都不能完全反映列車在高速運行條件下所產(chǎn)生的動應力對路基的真實作用狀況。為了解決上述問題，九十年代德國開始采用的新型路基壓實質量標準動態(tài)變形模量Evd標準。該標準的最大特點是能夠反映列車在高速運行時產(chǎn)生的動

48、應力對路基的真實作用狀況。動態(tài)變形模量Evd從研究開發(fā)至今已有二十多年的歷史（見圖2）。在歐洲普遍采用的是具有代表性的德國HMP馬格德堡測量儀器制造有限責任公司開發(fā)的LFG型Evd動態(tài)變形模量測試儀，也稱“輕型落錘儀”（德文縮寫：LFG）。動態(tài)變形模量Evd標準在德國首先應用于道路建設、路面墊層、管道和電纜溝槽、渠道、基礎回填等工程，見圖3。1997年2月德國頒布實施的德國鐵路建設中輕型落錘儀的使用規(guī)定（NGT39）標志著動態(tài)變形模量Evd標準開始在鐵路工程中正式采用。該標準中明確了動態(tài)變形模量Evd與靜態(tài)態(tài)變形模量Ev2是同等有效的路基壓實標準，而動態(tài)變形模量Evd的最大特點是能夠反映列車在

49、高速運行時產(chǎn)生的動應力對路基的真實作用狀況。由于動態(tài)變形模量Evd與靜態(tài)變形模量Ev2在測試原理、測試方法、測試設備等各個方面比較起來都具有明顯的優(yōu)勢，因此，動態(tài)變形模量Evd已成為路基檢測技術的發(fā)展方向。1999年12月20日頒布實施的德國鐵路規(guī)范DS836.0501中，按路基結構形式、設計速度、填土種類、工程部位的不同，明確規(guī)定了各種情況下的動態(tài)變形模量Evd的設計標準值，其中，設計速度300km/h的高速客運專線鐵路路基的基床表層要求Evd50MPa，隨著設計速度的降低，對Evd的要求值也逐漸降低。與其相關的標準規(guī)范還有德國道路建設土方工程補充合同技術條款和規(guī)定（ZTVE-StB94）、

50、德國土方工程基層補充合同技術條款（ZTVE-StB95）和德國交通區(qū)域開挖工程補充合同技術條款和規(guī)定（ZTVE-StB97）等。1999年我國鐵道部在國內(nèi)率先開始對動態(tài)變形模量Evd的檢測方法、標準和儀器設備進行立項研究，結合“秦沈客運專線路基關鍵技術研究（D）施工質量監(jiān)控測試儀器的研制”項目，經(jīng)過了五年的研究和應用，動態(tài)變形模量Evd的檢測方法納入了2004年4月1日起開始實施的鐵路工程土工試驗規(guī)程（TB101022004），至此，動態(tài)變形模量Evd標準在我國鐵路工程中的應用正式拉開了帷幕，它標志著我國路基壓實質量標準和檢測技術正在與國際領先水平接軌。2004年12月30日實施的京滬高速鐵路

51、設計暫行規(guī)定（上、下）中明確規(guī)定了動態(tài)變形模量Evd指標作為路基壓實標準的設計值，其中，根據(jù)設計速度為350km/h，并且結合Evd在秦沈線、新長線、寧啟線以及昆山軟土地基處理試驗研究項目中實測情況和研究成果，確定了級配碎石和級配砂礫石基床表層Evd的要求值為Evd55MPa，過渡段級配碎石填筑標準為Evd50MPa。目前，動態(tài)變形模量Evd在我國鐵路中主要應用于以下兩個方面：（1）新建鐵路、既有線提速改造工程中，依據(jù)鐵路工程土工試驗規(guī)程（TB101022004），將“Evd動態(tài)平板載荷試驗”作為“K30平板載荷試驗”的快速試驗方法，根據(jù)該規(guī)程條文說明中的Evd與K30的換算關系式，由Evd快

52、速推算出K30值（見表1）。表1 Evd與K30的相關性參考表 土的種類相關系數(shù)相關關系細粒土0.926K30=3.45Evd0.1粗粒土0.913K30=3.33Evd6.1碎石土0.915K30=3.10Evd14.3級配碎石0.915K30=3.49Evd14.4注：摘自鐵路工程土工試驗規(guī)程（TB101022004）條文說明。（2）在高速客運專線鐵路建設中，依據(jù)2004年12月30日實施的京滬高速鐵路設計暫行規(guī)定（上、下），可直接將通過“Evd動態(tài)平板載荷試驗”取得的動態(tài)變形模量Evd值，用于評價基床表層和過渡段的路基壓實質量。其中，基床表層的壓實標準見表23，過渡段級配碎石要求K30150MPa/m、Evd50MPa、n2