路基Evd動態(tài)平板載荷試驗檢測方法

1、路基動態(tài)平板載荷Evd試驗檢測方法一公司中心試驗室提要本文介紹了動態(tài)變形模量測試儀的工作原理，通過動態(tài)平板載荷試驗對土體動力特性進行研究，來檢測和判斷路基的質(zhì)量。一、概述路基的施工質(zhì)量關系到整個工程的質(zhì)量、進度和行車安全，科學、合理的監(jiān)控測試方法則是保證路基施工的重要措施。在路基工程施工中，土體壓實是一個最基本的問題，但僅僅用密實度指標來檢測和判斷路基的質(zhì)量有其局限性。因為路基填土的施工方法不同，含水量的差異和擊實標準的差別，相同密實度的土體其力學性能指標有較大的差異。因此，在檢測密實度的基礎上，將強度及變形指標作為反映路基承載力的壓實標準，是國內(nèi)外路基施工質(zhì)量檢測技術的發(fā)展方向。傳統(tǒng)的強度及

2、變形參數(shù)指標通過靜態(tài)平板載荷試驗測得，即檢測地基系數(shù)K30,而路基實際承受的荷載不僅有靜荷載，還有汽車運行時對路基產(chǎn)生的動荷載。特別是高速公路，動荷載產(chǎn)生的沖擊力對路基的影響更為明顯，也就是說，路基的穩(wěn)定性和變形問題主要是由于動荷載引起的，所以，采用模擬汽車運行時產(chǎn)生的動應力及動應變指標作為路基的填筑質(zhì)量檢測標準將更科學合理、更符合實際情況。在鐵路建筑行業(yè)，已經(jīng)研制出了DBM動態(tài)變形模量測試儀，它主要用于測形模量檢測方法也已納入鐵道部行業(yè)標準鐵路工程土工試驗規(guī)程。但在公路建設中，這項研究才剛開始。二、動態(tài)變形模量測試儀的工作原理動態(tài)變形模量測試儀主要由落錘儀和沉陷測定儀組成。落錘儀包括：脫鉤裝

3、置、落錘、導向桿、阻尼裝置、承載板等，沉陷測定儀主要包括傳感器、放大器、數(shù)據(jù)處理器、打印機和電源。動態(tài)變形模量測試儀的工作原理是：采用一定質(zhì)量的落錘，從一定高度自由落下，通過阻尼裝置、承載板，對路基產(chǎn)生瞬間沖擊，使路基產(chǎn)生沉陷。也就是采用一定質(zhì)量的落錘，從一定高度自由落下，模擬汽車運行時對路基產(chǎn)生的動荷載效應沖擊路基，在沖擊能相同的條件下，測試路基的垂直變形值，以此計算路基的動態(tài)變形模量Evd指標。從理論上講，路基碾壓越密實，沉陷值越小，路基的動態(tài)變形模量Evd值越高；反之，路基的Evd值越低。根據(jù)平板壓力公式，動態(tài)變形模量可按下式計算：Evd=(MN/m2)式中：1.5承載板形狀影響系數(shù)；r

4、承載板的半徑，這里為150mm；(T一路基最大動應力；s承載板的沉陷值(mm)。此公式表示按照彈性各向同性半空間理論,并假定橫向變形系數(shù)u=0.21時，圓形剛性板在豎向集中荷載作用下的地面沉陷。根據(jù)公式計算的動態(tài)變形模量值即代表被測點的承載力。沖擊力（動應力）由落錘的落高和阻尼裝置控制，它的大小及延時時間要符合汽車高速運行時對路基產(chǎn)生的沖擊力，“暫規(guī)”中規(guī)定，路基最大設計動應力為0.1MPa路基在動應力作用下，產(chǎn)生的沉陷值，即路基產(chǎn)生的垂直變形值由沉陷測定儀測得。沉陷測定儀的工作原理是：落錘自由落下對路基產(chǎn)生的震動信號經(jīng)傳感器、放大器、低通濾波器、采樣保持器輸入到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D轉(zhuǎn)換器）進

5、行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再由單片微機進行數(shù)據(jù)處理，最后由液晶顯示器（LCD顯示和打印機打印測試結果。動態(tài)變形模量測試儀的測試深度，即落錘自由下落對路基產(chǎn)生的沖擊影響深度，也是該測試儀的主要技術指標和研究內(nèi)容之一。落錘的質(zhì)量與落高是決定沖擊影響深度的主要因素，落高一定時，落錘越重，影響土體的深度越深，反之則越淺。但對于便攜式測試儀來說，落錘太重，不便于攜帶。所以在研制時，采用直徑為30cm的承載板,10kg的落錘。落錘從一定高度自由落下，通過阻尼裝置、承載板對路基產(chǎn)生沖擊，再通過在土體中不同深度處分層埋設壓力盒的試驗方法，測試沿土層深度方向錘擊能量衰減的程度，來確定沖擊影響深度。根據(jù)測試數(shù)據(jù)分析，錘擊能量的

6、大部分（約70）消耗在40cm厚的土層內(nèi)。因此可以得出落錘沖擊路基的影響深度為4050cm,滿足路基施工中每層填土碾壓后30cm后的分層檢測要求。用動態(tài)變形模量測試儀檢測路基的承載力，與動力觸探法檢測路基的承載力相比，它們的相似之處是：它們都是采用一定質(zhì)量的落錘，以一定高度自由落下。但兩者的檢測原理和檢測方法完全不同：動力觸探設備簡單，操作方便，檢測速度快，但影響檢測結果的因素較多，如探桿側(cè)壁摩擦阻力的影響、地下水的影響、探桿的連結剛度等，是一種較為粗略的定性方法；而動態(tài)變形模量的檢測方法是采用電子技術獲得路基填筑信息或數(shù)據(jù)的一種先進的檢測方法，可直接測得路基在動荷載作用下所發(fā)生的力和變形的參

7、數(shù)，即動態(tài)變形模量。三、動態(tài)平板載荷試驗儀的主要技術性能參數(shù)及適用范圍1、測試范圍滿足：10MPaEVcK125MPa2、測試深度范圍：400500mm3、測試面最大坡度：5；4、總重：35kg,落錘重：10kg;5、最大沖擊力：7.07kN；6、承載板直徑：300mm厚度：20mm7、沉陷測試范圍：0.202.00mni精度：5%;8、環(huán)境溫度范圍：040C;9、電源：4節(jié)5號干電池，2組。適用范圍：Evc動態(tài)平板載荷試驗適用于粒徑不大于荷載板直徑1/4的各類土和土石混合填料，測試有效深度范圍為400500mm它廣泛適用于鐵路、公路、機場、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)

8、控測試。也能適用于場地狹小的困難地段的檢測，如路橋（涵）過渡段及路肩的檢測。它適用于最大粒徑小于63mm的土類以及土石混合料。四、主要特點動態(tài)平板載荷試驗是一種新的檢測方法，與其它傳統(tǒng)的試驗方法相比，具有以下特點：1 、測試速度快，檢測一點只需約3分鐘。在檢測數(shù)量不變的情況下，可以縮短檢測時間，不影響施工進度；在相同的檢測時間內(nèi)，可以增加檢測數(shù)量，使測試數(shù)據(jù)更全面、更有代表性；施工中可以隨時跟蹤檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，真正實現(xiàn)施工過程中的質(zhì)量監(jiān)控。2 、操作簡便、自動化程度高、減輕試驗人員的勞動強度。測試結果數(shù)字顯示并自動打印，使試驗數(shù)據(jù)更準確、客觀，避免了人工讀表、記錄、繪圖、計算產(chǎn)生的誤差

9、。3 、儀器體積小、重量輕、安裝拆卸方便、便于攜帶。儀器總重35kg，最大單件重15kg,不需要額外的加載設備。4 、適用范圍廣。該儀器適用的填料種類范圍與靜態(tài)平板載荷試驗(K30)相同；在路基的狹窄、困難地段，如路基與橋涵過渡段、邊坡附近的檢測也非常方便、適用。5 、模擬高速汽車對路基產(chǎn)生的動應力進行動載測試，更能反映土體的實際受力情況。特別適合受動荷載作用的鐵路、公路、機場及工業(yè)建筑的地基施工質(zhì)量監(jiān)控。6 、環(huán)保型產(chǎn)品，無輻射及廢氣等污染。五、應用情況動態(tài)變形模量測試儀于1999年10月開始在秦沈客運專線、新長線路基試驗段等路基施工中試用，對細粒土、粗粒土、碎石土及級配碎石4類填料進行了動

10、態(tài)變形模量Evd與地基系數(shù)K30的現(xiàn)場對比試驗，共采集了七百多組數(shù)據(jù)。根據(jù)現(xiàn)場的試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算，細粒土、粗粒土、碎石土及級配碎石的Evd值與K30的相關關系分別為：0.926、0.913、0.915和0.915,Evd與K30之間具有較好的相關性。所以，根據(jù)某種條件下對同類性質(zhì)的土的Evd與K30的相關關系，可以推算出測試點的地基系數(shù)K30值。Evd在鐵路中已應用于以下工程：既有線提速改建（膠濟線、鄭徐線、武九線、浙贛線），新建高速鐵路（京滬高速昆山試驗段），新建客運專線（秦沈客運專線），新建普速鐵路（新長線、寧啟線、渝懷線）。高速鐵路中Evd直接作為基床表層和過渡段的壓實指標，與K30同時作為必檢指標。動態(tài)平板載荷試驗方法與動態(tài)變形模量測試儀的應用，將真正實現(xiàn)路基承載力的檢測方法的大幅度減化，試驗結果更符合實際，檢測速度、效率大幅度提高，經(jīng)濟效益和社會效益顯著提高，受到建設、監(jiān)理和施工單位的好評。六、結論與建議通過檢測路基的動態(tài)變形模量來評價路基的壓實效果和施工質(zhì)量，是路基施工質(zhì)量檢測技術的發(fā)