無(wú)損檢測(cè)技術(shù) 課件 4.1落球法檢測(cè)巖體才開(kāi)回彈模量

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)超聲回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度CONTENTS知識(shí)基礎(chǔ)任務(wù)分析一二目錄二三檢測(cè)流程

任務(wù)引入

某已運(yùn)營(yíng)高速公路，經(jīng)養(yǎng)護(hù)單位日常養(yǎng)護(hù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，該路基承載力和彎沉等可能存在一定問(wèn)題，養(yǎng)護(hù)單位現(xiàn)場(chǎng)采用貝克曼梁和承載板等方法對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，因傳統(tǒng)檢測(cè)方法繁瑣而復(fù)雜。受養(yǎng)護(hù)單位委托，我公司采用落球式回彈模量檢測(cè)儀對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。將養(yǎng)護(hù)單位用貝克曼梁和承載板檢測(cè)的位置，采用落球式回彈模量檢測(cè)儀進(jìn)行復(fù)測(cè)并對(duì)比結(jié)果。教學(xué)目標(biāo)思政目標(biāo)通過(guò)引入“交通建設(shè)發(fā)展”新理念——質(zhì)量、安全思政元素，培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立“工程質(zhì)量、終身負(fù)責(zé)”的理念01熟悉混凝土強(qiáng)度檢測(cè)的目的及適用范圍掌握超聲回彈法檢測(cè)流程和檢測(cè)方法；掌握超聲回彈法檢測(cè)儀連接注意事項(xiàng).02會(huì)查閱檢測(cè)規(guī)程、公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)；能正確使用儀器；會(huì)確定檢測(cè)的測(cè)區(qū)、布置測(cè)點(diǎn)；會(huì)數(shù)據(jù)采集及分析軟件、分析波形，判定巖土材料回彈模量具檢測(cè)報(bào)告03具有嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程的態(tài)度，具備認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度及解決實(shí)際問(wèn)題的能力；具有嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度04技能目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)一、知識(shí)基礎(chǔ)

填方工程是道路、橋梁、鐵路、水利、市政等工程的安全基礎(chǔ)，也是各類基礎(chǔ)建設(shè)的基礎(chǔ)，填方工程的質(zhì)量關(guān)系到整個(gè)工程的質(zhì)量、進(jìn)度、安全等，科學(xué)、合理的監(jiān)控測(cè)試方法是保證填方工程施工的重要措施。近年來(lái)，隨著高速鐵路，高速公路的迅猛發(fā)展，行業(yè)對(duì)填方工程的質(zhì)量要求日益嚴(yán)格，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、施工過(guò)程控制等的需求也日益廣泛。

檢測(cè)意義

填方工程的質(zhì)量往往是通過(guò)巖土材料力學(xué)指標(biāo)監(jiān)督控制，巖土材料力學(xué)特性（包括剛性特性及強(qiáng)度特性）是其最為重要的性能指標(biāo)。同時(shí)，由于巖土材料的力學(xué)特性受到很多因素的影響，如材料種類，級(jí)配，含水量，密度，碾壓方式等，因此，開(kāi)發(fā)一種能夠現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試巖土材料力學(xué)特性的簡(jiǎn)便可靠的方法也勢(shì)在必行。

檢測(cè)意義

填方工程所用的材料主要是巖土類材料，主要包括碎石、砂質(zhì)土、粘質(zhì)土以及水泥穩(wěn)定土等材料，具有天然性、多樣性、復(fù)雜性等特性。其中，材料的變形特性決定了其沉降特性，對(duì)于高速鐵路、高速公路這樣的長(zhǎng)、大工程顯得尤為重要?？梢?jiàn)，保證填筑材料的變形特性的均勻性，對(duì)提高道路的耐久性具有極其重要的意義。此外，填方工程不僅體積浩大，而且具有較強(qiáng)的隱蔽性，一旦填筑到上層部位，其下層部位的質(zhì)量就難以得到檢測(cè)和監(jiān)督，從而為一些不良業(yè)者提供了可乘之機(jī)。因此工程上一直期待著能在施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確、直接、快速、方便的檢測(cè)填土力學(xué)特性的有效方法。

檢測(cè)意義

落球檢測(cè)基于Hertz沖擊理論，可以快速、高精度地測(cè)試巖土材料的變形特性，能夠大面積，全斷面進(jìn)行填土的施工質(zhì)量監(jiān)理，有效地杜絕偷工減料等不正行為，保證施工質(zhì)量，具有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。為保證重大工程的建設(shè)質(zhì)量有著非常重要的意義。

檢測(cè)意義

方法原理

通過(guò)金屬的剛性球體落下，利用Hertz碰撞理論（也稱Hertz彈性接觸理論）并經(jīng)過(guò)巖土材料的塑性修正，能夠直接測(cè)定材料的：（1）變形模量E；（2）回彈模量E_ur。同時(shí)，根據(jù)彈性理論和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式，還可以推算：（1）基床系數(shù)K_30；（2）貝克曼彎沉L_0；（3）物理指標(biāo)（干密度、壓實(shí)度、相對(duì)密度等）；（4）強(qiáng)度指標(biāo)等。

檢測(cè)方法對(duì)比

基于柔性變形概念的“等效變形法”具有以下特點(diǎn)：(1)受大粒徑礫石（孤石）的影響?。徊捎玫刃ё冃畏ǖ玫降臏y(cè)試值為更加能夠反映實(shí)際的土質(zhì)情況。(2)受局部軟弱部的影響大；對(duì)軟弱土質(zhì)的靈敏性有了很大的提高；采用等效變形法能夠更加合理地反映不同材料的影響，從而避免了大粒徑塊體對(duì)測(cè)試結(jié)果的過(guò)大影響，保證了測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性。

方法特點(diǎn)

彈性模量可根據(jù)測(cè)試碰撞體與路基碰撞時(shí)的加速度～時(shí)間過(guò)程，通過(guò)Hertz接觸理論計(jì)算得到。該碰撞過(guò)程可分離為壓縮過(guò)程和回彈過(guò)程,因此可以分別計(jì)算出壓縮時(shí)和回彈時(shí)的彈性模量。對(duì)于碾壓后的路基材料，由于反復(fù)加載、卸載，其壓縮過(guò)程和回彈過(guò)程的時(shí)間差異相對(duì)較小，所以本方法中回彈模量的計(jì)算直接采用整個(gè)碰撞接觸時(shí)間各測(cè)點(diǎn)的回彈模量及壓縮模量分別按式(T0946-2)和式(T0946-3)進(jìn)行計(jì)算:

彈性模量計(jì)算

（1）模量計(jì)算：

彈性模量計(jì)算K——材料修正系數(shù)，見(jiàn)表T0946-1μs——路基材料的泊松比，見(jiàn)表T0946-1;μf_(不銹鋼）泊松比，取0.3;mf——碰撞體的質(zhì)量(kg)，取19.1kg;Ef——碰撞體材料（不銹鋼）的變形模量(MPa），取200×103MPa;TC——碰撞接觸時(shí)間(s）;TCC——碰撞壓縮過(guò)程時(shí)間(s）;

（1）模量計(jì)算：

彈性模量計(jì)算Rf——自由下落球體的曲率半徑(m)，為0.12m;V0——自由下落球體與被碰撞對(duì)像碰撞時(shí)的速度(m/s):,其中:g=9.80m/s2;H——球體的下落高度(m），為0.5m時(shí)，Vo=3.10m/s。圖4-2壓縮回彈示意圖

（2）材料修正：

彈性模量計(jì)算由于粒徑的不同，使得落球測(cè)得的變形模量也會(huì)發(fā)生一定的變化。根據(jù)我們所作的大量的試驗(yàn)，我們引入了相應(yīng)的修正系數(shù)。根據(jù)土質(zhì)材料的種類，修正系數(shù)在0.6～1.1之間，粒徑越大，修正系數(shù)越小。

E?=kE(k為修正系數(shù))二、任務(wù)分析（一）檢測(cè)目的：

落球法檢測(cè)巖土材料回彈模量（二）適用范圍：

適用于填方工程巖土材料（粘土、粉土、砂石土、礫石土土質(zhì)路基等）力學(xué)特性相關(guān)參數(shù)（回彈模量、壓縮模量、回彈彎沉、K30、CBR、壓實(shí)度等）的檢測(cè)以及鋪裝碾壓均勻性評(píng)價(jià)。1檢測(cè)對(duì)象包括路基、路堤、大壩、基坑回填等巖土材料填筑的分部工程結(jié)構(gòu)。2本方法不適用于大粒徑超過(guò)100mm的土質(zhì)路基模量測(cè)試。3（三）儀器設(shè)備：

（四）測(cè)區(qū)布置與測(cè)點(diǎn)選擇

（1）均勻性評(píng)價(jià)（出圖）測(cè)點(diǎn)布置需要對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行圖像化表示時(shí)，需要按照下圖順序進(jìn)行測(cè)試，若每個(gè)測(cè)點(diǎn)需要測(cè)試多次，相鄰激振點(diǎn)距離不小于0.5m。各測(cè)點(diǎn)的等價(jià)值作為該測(cè)點(diǎn)的特征值，作為圖形處理的基礎(chǔ)。見(jiàn)圖1.（2)其他指標(biāo)檢測(cè)測(cè)點(diǎn)布置當(dāng)檢測(cè)某位置的檢測(cè)結(jié)果時(shí)，對(duì)某一測(cè)點(diǎn)測(cè)試位置進(jìn)行測(cè)量并進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，各敲擊的布置見(jiàn)下圖2。檢測(cè)工作要求（1）現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境溫度在-10℃～45℃之間。（3）被測(cè)表面坡度小于10°。（4）測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)附近無(wú)影響測(cè)試的施工作業(yè)、磁場(chǎng)、靜電等。（五）檢測(cè)工作要求（2）測(cè)試表面無(wú)明顯積水或潮濕現(xiàn)象，無(wú)明顯碎石等雜物，表面填筑材料較為均勻。三、檢測(cè)流程1.準(zhǔn)備工作2.測(cè)試步驟3.數(shù)據(jù)處理按式（3-1）計(jì)算每個(gè)測(cè)區(qū)的模量

4.檢測(cè)報(bào)告