路基Evd動(dòng)態(tài)平板載荷試驗(yàn)檢測(cè)方法

1、路基動(dòng)態(tài)平板載荷Evd試驗(yàn)檢測(cè)方法一公司中心試驗(yàn)室提要本文介紹了動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀的工作原理，通過(guò)動(dòng)態(tài)平板載荷試驗(yàn)對(duì)土體動(dòng)力特性進(jìn)行研究，來(lái)檢測(cè)和判斷路基的質(zhì)量。一、概述路基的施工質(zhì)量關(guān)系到整個(gè)工程的質(zhì)量、進(jìn)度和行車(chē)安全，科學(xué)、合理的監(jiān)控測(cè)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(shí)是一個(gè)最基本的問(wèn)題，但僅僅用密實(shí)度指標(biāo)來(lái)檢測(cè)和判斷路基的質(zhì)量有其局限性。因?yàn)槁坊钔恋氖┕し椒ú煌?，含水量的差異和擊?shí)標(biāo)準(zhǔn)的差別，相同密實(shí)度的土體其力學(xué)性能指標(biāo)有較大的差異。因此，在檢測(cè)密實(shí)度的基礎(chǔ)上，將強(qiáng)度及變形指標(biāo)作為反映路基承載力的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，是國(guó)內(nèi)外路基施工質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向。傳統(tǒng)的強(qiáng)度及

2、變形參數(shù)指標(biāo)通過(guò)靜態(tài)平板載荷試驗(yàn)測(cè)得，即檢測(cè)地基系數(shù)K30,而路基實(shí)際承受的荷載不僅有靜荷載，還有汽車(chē)運(yùn)行時(shí)對(duì)路基產(chǎn)生的動(dòng)荷載。特別是高速公路，動(dòng)荷載產(chǎn)生的沖擊力對(duì)路基的影響更為明顯，也就是說(shuō)，路基的穩(wěn)定性和變形問(wèn)題主要是由于動(dòng)荷載引起的，所以，采用模擬汽車(chē)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力及動(dòng)應(yīng)變指標(biāo)作為路基的填筑質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)將更科學(xué)合理、更符合實(shí)際情況。在鐵路建筑行業(yè)，已經(jīng)研制出了DBM動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀，它主要用于測(cè)形模量檢測(cè)方法也已納入鐵道部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程。但在公路建設(shè)中，這項(xiàng)研究才剛開(kāi)始。二、動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀的工作原理動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀主要由落錘儀和沉陷測(cè)定儀組成。落錘儀包括：脫鉤裝

3、置、落錘、導(dǎo)向桿、阻尼裝置、承載板等，沉陷測(cè)定儀主要包括傳感器、放大器、數(shù)據(jù)處理器、打印機(jī)和電源。動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)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(guò)阻尼裝置、承載板，對(duì)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(chē)運(yùn)行時(shí)對(duì)路基產(chǎn)生的動(dòng)荷載效應(yīng)沖擊路基，在沖擊能相同的條件下，測(cè)試路基的垂直變形值，以此計(jì)算路基的動(dòng)態(tài)變形模量Evd指標(biāo)。從理論上講，路基碾壓越密實(shí)，沉陷值越小，路基的動(dòng)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(dòng)態(tài)變形模量可按下式計(jì)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(dòng)應(yīng)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(shí)，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(jì)算的動(dòng)態(tài)變形模量值即代表被測(cè)點(diǎn)的承載力。沖擊力（動(dòng)應(yīng)力）由落錘的落高和阻尼裝置控制，它的大小及延時(shí)時(shí)間要符合汽車(chē)高速運(yùn)行時(shí)對(duì)路基產(chǎn)生的沖擊力，“暫規(guī)”中規(guī)定，路基最大設(shè)計(jì)動(dòng)應(yīng)力為0.1MPa路基在動(dòng)應(yīng)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(cè)定儀測(cè)得。沉陷測(cè)定儀的工作原理是：落錘自由落下對(duì)路基產(chǎn)生的震動(dòng)信號(hào)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(jìn)

5、行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再由單片微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后由液晶顯示器（LCD顯示和打印機(jī)打印測(cè)試結(jié)果。動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀的測(cè)試深度，即落錘自由下落對(duì)路基產(chǎn)生的沖擊影響深度，也是該測(cè)試儀的主要技術(shù)指標(biāo)和研究?jī)?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(shí)，落錘越重，影響土體的深度越深，反之則越淺。但對(duì)于便攜式測(cè)試儀來(lái)說(shuō)，落錘太重，不便于攜帶。所以在研制時(shí)，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(guò)阻尼裝置、承載板對(duì)路基產(chǎn)生沖擊，再通過(guò)在土體中不同深度處分層埋設(shè)壓力盒的試驗(yàn)方法，測(cè)試沿土層深度方向錘擊能量衰減的程度，來(lái)確定沖擊影響深度。根據(jù)測(cè)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(cè)要求。用動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀檢測(cè)路基的承載力，與動(dòng)力觸探法檢測(cè)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(cè)原理和檢測(cè)方法完全不同：動(dòng)力觸探設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，檢測(cè)速度快，但影響檢測(cè)結(jié)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(jié)剛度等，是一種較為粗略的定性方法；而動(dòng)態(tài)變形模量的檢測(cè)方法是采用電子技術(shù)獲得路基填筑信息或數(shù)據(jù)的一種先進(jìn)的檢測(cè)方法，可直接測(cè)得路基在動(dòng)荷載作用下所發(fā)生的力和變形的參

7、數(shù)，即動(dòng)態(tài)變形模量。三、動(dòng)態(tài)平板載荷試驗(yàn)儀的主要技術(shù)性能參數(shù)及適用范圍1、測(cè)試范圍滿足：10MPaEVcK125MPa2、測(cè)試深度范圍：400500mm3、測(cè)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(cè)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(hào)干電池，2組。適用范圍：Evc動(dòng)態(tài)平板載荷試驗(yàn)適用于粒徑不大于荷載板直徑1/4的各類(lèi)土和土石混合填料，測(cè)試有效深度范圍為400500mm它廣泛適用于鐵路、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)

8、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(guò)渡段及路肩的檢測(cè)。它適用于最大粒徑小于63mm的土類(lèi)以及土石混合料。四、主要特點(diǎn)動(dòng)態(tài)平板載荷試驗(yàn)是一種新的檢測(cè)方法，與其它傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法相比，具有以下特點(diǎn)：1 、測(cè)試速度快，檢測(cè)一點(diǎn)只需約3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)更全面、更有代表性；施工中可以隨時(shí)跟蹤檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，真正實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程中的質(zhì)量監(jiān)控。2 、操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高、減輕試驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。測(cè)試結(jié)果數(shù)字顯示并自動(dòng)打印，使試驗(yàn)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確、客觀，避免了人工讀表、記錄、繪圖、計(jì)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(shè)備。4 、適用范圍廣。該儀器適用的填料種類(lèi)范圍與靜態(tài)平板載荷試驗(yàn)(K30)相同；在路基的狹窄、困難地段，如路基與橋涵過(guò)渡段、邊坡附近的檢測(cè)也非常方便、適用。5 、模擬高速汽車(chē)對(duì)路基產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力進(jìn)行動(dòng)載測(cè)試，更能反映土體的實(shí)際受力情況。特別適合受動(dòng)荷載作用的鐵路、公路、機(jī)場(chǎng)及工業(yè)建筑的地基施工質(zhì)量監(jiān)控。6 、環(huán)保型產(chǎn)品，無(wú)輻射及廢氣等污染。五、應(yīng)用情況動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀于1999年10月開(kāi)始在秦沈客運(yùn)專(zhuān)線、新長(zhǎng)線路基試驗(yàn)段等路基施工中試用，對(duì)細(xì)粒土、粗粒土、碎石土及級(jí)配碎石4類(lèi)填料進(jìn)行了動(dòng)

10、態(tài)變形模量Evd與地基系數(shù)K30的現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比試驗(yàn)，共采集了七百多組數(shù)據(jù)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，細(xì)粒土、粗粒土、碎石土及級(jí)配碎石的Evd值與K30的相關(guān)關(guān)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(guān)性。所以，根據(jù)某種條件下對(duì)同類(lèi)性質(zhì)的土的Evd與K30的相關(guān)關(guān)系，可以推算出測(cè)試點(diǎn)的地基系數(shù)K30值。Evd在鐵路中已應(yīng)用于以下工程：既有線提速改建（膠濟(jì)線、鄭徐線、武九線、浙贛線），新建高速鐵路（京滬高速昆山試驗(yàn)段），新建客運(yùn)專(zhuān)線（秦沈客運(yùn)專(zhuān)線），新建普速鐵路（新長(zhǎng)線、寧啟線、渝懷線）。高速鐵路中Evd直接作為基床表層和過(guò)渡段的壓實(shí)指標(biāo)，與K30同時(shí)作為必檢指標(biāo)。動(dòng)態(tài)平板載荷試驗(yàn)方法與動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀的應(yīng)用，將真正實(shí)現(xiàn)路基承載力的檢測(cè)方法的大幅度減化，試驗(yàn)結(jié)果更符合實(shí)際，檢測(cè)速度、效率大幅度提高，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著提高，受到建設(shè)、監(jiān)理和施工單位的好評(píng)。六、結(jié)論與建議通過(guò)檢測(cè)路基的動(dòng)態(tài)變形模量來(lái)評(píng)價(jià)路基的壓實(shí)效果和施工質(zhì)量，是路基施工質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的發(fā)