K30平板載荷試驗

1、平平 板板 載載 荷荷 試試 驗驗 K30平板載荷試驗一、前言一、前言 在鐵路建設(shè)中，路基填方壓實質(zhì)量的檢測方法是保證工程質(zhì)量和滿足工程要求的手段。多年來，在鐵路工程施工中一直是采用密實度法對路基填方壓實質(zhì)量進(jìn)行評價、檢測和控制，這是因為土壤密實度很容易通過測定重量和體積來確定。但是隨著高速鐵路、高速公路發(fā)展對路基質(zhì)量的高要求以及大量非細(xì)粒土填料的使用，僅用壓實度法對路基填方壓實質(zhì)量進(jìn)行評價、檢測和控制已難以保證工程質(zhì)量和滿足現(xiàn)代化機(jī)械施工的要求。為此，在本次修訂的鐵路工程土工試驗規(guī)程中，特增加了基于抗力檢測法的平板載荷試驗方法，以下將結(jié)合科技發(fā)展成果和施工實踐經(jīng)驗對該試驗規(guī)程的編制目的、編制

2、依椐、編制基本內(nèi)容予以說明。 二、壓實質(zhì)量檢測方法二、壓實質(zhì)量檢測方法1、壓實質(zhì)量檢測方法壓實質(zhì)量檢測方法 根據(jù)目前國內(nèi)外對路堤填方壓實質(zhì)量采用的檢測方法和手段，大致可分為三類，即：密度檢測法，抗力檢測法，試驗工程法。 （1）、密度檢測法密度檢測法 密度檢測法是目前應(yīng)用最為廣泛的一種方法，該法是以Proctor壓實理論為基礎(chǔ)，并以現(xiàn)埸實測干容重（ ）與室內(nèi)擊實試驗求取的標(biāo)準(zhǔn)干容重（或最大干容重 ）之比值，即壓實度是否達(dá)到某一規(guī)定之值來實現(xiàn)。 應(yīng)用該法進(jìn)行壓實質(zhì)量的檢測與評定，需要解決三個問題，即：標(biāo)準(zhǔn)干容重的確定、現(xiàn)場干容重的測定、壓實度標(biāo)準(zhǔn)的取值。這三個問題對于均質(zhì)的細(xì)粒土來說可獲得比較滿意

3、的效果，但對于粗粒土來說（尤其 dmaxd 是土石混合的非均質(zhì)填料）其效果就不是那么如意。為此，各國研究人 員 針對大粒徑組粒土影響因素復(fù)雜的特點，對密實度法進(jìn)行了改進(jìn)，例 如： 在現(xiàn)場干容重的測定上，擴(kuò)大了試坑的體積（目前最大的試坑體積 已達(dá)1.5 ）；在室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)干容重的測定上，采取增大試驗擊實筒的直徑 和高 度（目前試筒的直徑有的已采用D=0.3m）等等。但是，在許多工程 的實際應(yīng)用中，由于受施工進(jìn)度等的限制，很難以改進(jìn)的方法進(jìn)行檢測， 從而使得所求取的標(biāo)準(zhǔn)干容重不能真實反映實際情況。 此外，路堤填方壓實目的是在于提高路基土的強(qiáng)度，以增加其穩(wěn)定性 和抵抗變形的能力，而能直接與穩(wěn)定相聯(lián)系的主

4、要是土的強(qiáng)度指標(biāo)c（內(nèi) 聚力）， （內(nèi)摩擦角）；與變形相聯(lián)系的則是彈性模量E。因此，僅用 單一的密度作為壓實質(zhì)量的指標(biāo)難以反映出路堤填方的穩(wěn)定與變形特性。 從上述分析可見，采用密度檢測法來評價填方壓實質(zhì)量不僅有其局限 性，而且難以周全地考慮眾多的影響因素；同時其檢測所需的作業(yè)時間也 難以滿足現(xiàn)代化機(jī)械施工的要求。3m（2）、抗力檢測法）、抗力檢測法 抗力檢測法是根據(jù)土體壓實過程中所呈現(xiàn)出的力學(xué)特性，建立的檢測方法。即：土體（彈塑體）在壓實荷載的反復(fù)作用下，塑性變形增量逐漸減少，彈性模量逐漸增加，強(qiáng)度得以提高；當(dāng)土體的彈性模量最后趨于某一值，或是塑性變形增量最后趨于零的狀態(tài)時，則可認(rèn)為土體已經(jīng)壓

5、實?？沽z測法正是基于這一原理，采取一定手段，通過測定土體的彈性模量或塑性變形增量，以評價填方壓實質(zhì)量。應(yīng)用抗力法檢測壓實質(zhì)量具有以下優(yōu)點： 測定的指標(biāo)直接與變形特性相聯(lián)系； 荷載量大，影響范圍廣，反映了一定范圍內(nèi)壓實填方的整體情況； 不破壞土體結(jié)構(gòu)。 目前，以抗力法檢測填方壓實質(zhì)量已在各國的工程施工中得到普遍地廣泛應(yīng)用，而且所采取的手段和方法類型繁多，平板荷載試驗僅是其中一種，該試驗可通過采用不同的加載荷裝置和不同的測定方法，圍繞應(yīng)力-應(yīng)變之間關(guān)系，獲取用以表征土體壓實質(zhì)量的不同力學(xué)指標(biāo)。例如：回彈模量、 值 、 值、 值、剛度等等。 但是究竟哪一種方法的測試結(jié)果能以真實反映填料的整體壓實情

6、 況，還尚無定論。 2VEVdE30K（3）、試驗工程法）、試驗工程法 試驗工程法系根據(jù)具體工程，通過在現(xiàn)場修筑一碾壓試驗段，在綜合采用上述檢測方法的同時，結(jié)合現(xiàn)場使用的固定壓實機(jī)具，找出施工控制參數(shù)（例如：碾壓遍數(shù)、鋪層填筑厚度、壓實功能等），并在實際施工過程中，運(yùn)用這些參數(shù)來控制壓實質(zhì)量。 近些年來，試驗工程法已被許多工程施工單位所所普遍采用，其目的是用以獲取能有效確保填方壓實質(zhì)量的施工工藝；特別是對于某些壓實特性極其復(fù)雜的非均質(zhì)填料（例如：土石混合料），由于目前所采用的壓實質(zhì)量檢測方法尚難以全面反映其實際工程的壓實質(zhì)量，也只能是采用試驗工程法，以保證工程質(zhì)量。 試驗工程法存在的缺點是：由

7、于填料的性質(zhì)變化，即使是同一種填料由于其粒級組成不同，在同樣的壓實功能下進(jìn)行壓實，也會得到不同的壓實效果。 三、關(guān)于三、關(guān)于 平板載荷試驗編制說明平板載荷試驗編制說明1、編制目的 地基系數(shù) 值作為路基填料壓實質(zhì)量的檢測控制指標(biāo)，自1985年大秦線引用后已在全路逐步推廣應(yīng)用，并正式列入TB10414-98鐵路路基工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)和TB10001-99鐵路路基設(shè)計規(guī)范。該檢測方法 的優(yōu)點是所測定的指標(biāo)能直接與變形特性相聯(lián)系，可直觀地反映出壓實層的強(qiáng)度和變形等力學(xué)特性。但是，由于對平板載荷試驗除了鐵基函1988164號文件中規(guī)定的“ 承載板試驗裝置的使用及保養(yǎng)說明”之外，至今還沒有統(tǒng)一的平板載荷

8、試驗規(guī)程，因此，在實際應(yīng)用中，對存在的一些問題無從統(tǒng)一，從而給質(zhì)量評定工作造成一些困難。為此，根據(jù)鐵道部關(guān)于下達(dá)2000年鐵路工程建設(shè)規(guī)范、定額編制計劃的通知（鐵建設(shè)函200036號），由鐵一院主持編制的鐵路工程土工試驗方法修訂工作大綱中，新增加 平板試驗一項，以用于對路基填筑質(zhì)量進(jìn)行評價。30K30K30K30K2、編制依據(jù)、編制依據(jù) 本規(guī)程的編制主要是參照日本JISA1215-1995年修訂版公路的平板荷載試驗方法和德國DIN18134平板荷載試驗-1993年修訂板，并吸收近幾年的科技發(fā)展成果和施工實踐經(jīng)驗，同時針對在實際應(yīng)用上存在問題予以修正，以便其能適合今后施工的需要。3、編制的內(nèi)容要

9、點、編制的內(nèi)容要點 3.1基本用語基本用語 K30-平板荷載試驗是使用直徑為30cm的荷載板通過試驗求出地基反力系數(shù)，以標(biāo)準(zhǔn)值K30表示。其試驗?zāi)康闹饕糜诼坊蔡盍蠈拥膲簩嵤┕ぜ百|(zhì)量管理。我國自1985年引用以地基反力系數(shù)K30值作為路基填料質(zhì)量的檢測控制指標(biāo)以來，在鐵路系統(tǒng)均以“地基系數(shù)”為基本用語，并已正式列入TB10414-98鐵路路基工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)和TB10001-99鐵路路基設(shè)計規(guī)范。因此，為了統(tǒng)一起見，此次編制中仍沿用“地基系數(shù)”作為基本用語。并明確用語定義，即“地基系數(shù)”：系指以某一下沉量除與其相對應(yīng)的荷載強(qiáng)度所得出的值，以標(biāo)準(zhǔn)值k30 作為標(biāo)記。當(dāng)限于被測土體的粒徑

10、尺寸而需要采用直徑為60cm、75cm的荷載板進(jìn)行試驗時，則應(yīng)加以注明。所測得的地基系數(shù)應(yīng)按下列公式換算成K30值: =2.2 =2.0 所謂下沉量是指荷載板在路基、基床層面上受荷載引起的中心垂直變形尺寸。其中包含彈性變形和塑性變形兩部分。30K30K60K75K3.2儀器設(shè)備和儀器檢驗儀器設(shè)備和儀器檢驗3.2.1儀器設(shè)備 鑒于目前尚能制定 平板荷載試驗設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的情況下，為了規(guī)范施工現(xiàn)場使用的平板荷載儀。特參照國外Controls Testing Equipment Ltd 所生產(chǎn)41-T121和41-T121/A平板荷載試驗儀(參見圖1、圖2所示)，并結(jié)合執(zhí)行國內(nèi)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)闡述了有關(guān)儀器設(shè)備的

11、組成。其中基本點是： 1為了不影響檢測精度，規(guī)定千斤頂與手動油泵應(yīng)為分體式,采用高 壓 軟膠管連接，千斤頂頂端應(yīng)設(shè)置球鉸，并配有不同長度的加長桿件，以便與各種不同高度的反力裝置相對應(yīng)。 2強(qiáng)調(diào)了對荷載板下沉量的測量，應(yīng)使用3只測表在距荷載板中心點相等距離的三點上測定荷載板平面法線方向的位移。以便于求出其中心點的沉降值。這是 因為早期引進(jìn)的日本平板荷載試驗裝置上只配置兩只百分表，而實際上卻忽略了其使用說明,按照日本JISA1215-1995條文說明中“4.4（3）”：用于測定下沉量的位移計，應(yīng)沿荷載板的周邊等分設(shè)置2-4個，如果使用2個位移計，則應(yīng)以荷載板下沉不出現(xiàn)偏歪為前提”。（參見JISA1

12、215條文說明）30K 3規(guī)定了可用測力計直接測定加載荷載，早期日本使用的平板荷載試驗裝置，是將測力計（壓力環(huán)）設(shè)置在千斤頂頂端，位于球鉸座與油缸活塞桿之間。用以直接測定加載載荷，其目的是可以減少由于測定油壓受油缸內(nèi)摩擦阻力影響所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。最近國內(nèi)研制的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，亦將測力計（壓力傳感器）設(shè)置于荷載板的千斤頂?shù)鬃?，用于直接測定荷載板承受的荷載。 4. 為了保證測橋有足夠的剛度，規(guī)定在4m時，其截面系數(shù)不得小于8 。3cm 1 荷載板 2千斤頂 3加長桿 4調(diào)節(jié)絲桿 5球鉸座 6 手動液壓泵 7 油壓表 8 測橋 9 百分表 10儀表支架 11測橋支撐座 圖1 平板荷載儀組成示意圖 圖

13、2測橋布置圖3.2.2儀器的檢驗儀器的檢驗 K30平板載荷試驗儀在使用中應(yīng)定期進(jìn)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?qū)嶋H荷載板正應(yīng)力值與系統(tǒng)壓力表讀數(shù)值之間的相關(guān)關(guān)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(chǔ)。儀器校驗的技術(shù)條件和校驗方法可參見附錄E” K30 平板載荷試驗儀校驗方法”。3.3、試驗條件、試驗條件 試驗條件和要求是此次編制的重點。從廣深準(zhǔn)高速鐵路，秦沈客運(yùn)專線施工現(xiàn)場對K30值的測試情況，普遍反映存在的問題是：同一測試地點不同時間測 出的 K30 值離散性很大，重復(fù)性差，缺乏可比性。從而給質(zhì)量檢測評

14、定工作造成很大困難。因此，為了能根據(jù)地基系數(shù) K30 測定值客觀地評價被測層的壓實狀態(tài)，根據(jù)鐵建技字（99）第12號 K30 測試精度影響因數(shù)研究 課題報告中得出的初步結(jié)論,做以下規(guī)定：（參見 K30 測試精度影響因數(shù)研究課題報告） （1）、平板荷載板試驗對不同填料粒徑大小的使用范圍，限定于被測土體的粒徑尺寸不得大于荷載板直徑的1/4。 （2）、被測土體表面狀態(tài)的影響主要表現(xiàn)在：測試面傾斜度過大、凹凸不平、表面松散或表面結(jié)硬殼或軟化。為此，在條文中規(guī)定了對被測面的要求及為了保證荷載板與測試面的良好密貼接觸可采用的處理方30K30K法。同時按照德國DIN18134（1993年）規(guī)定，對于水分揮發(fā)

15、快的均粒砂，表面結(jié)硬殼，軟化，或其它原因表層擾動的土。要求必須下挖后測試，下挖深度限定在荷載板直徑D的范圍內(nèi)。 （3）、對于被測土體含水率的影響，雖然日本JIS A 1215-1995和德國DIN18134（1993）標(biāo)準(zhǔn)中均強(qiáng)調(diào)了這一點，但卻未有明確的規(guī)定。例如日本標(biāo)準(zhǔn)說明中只強(qiáng)調(diào)應(yīng)避免在路基、基床過濕或乾燥的情況下進(jìn)行試驗。（參見JIS A 1215條文說明）為了探索K30 值與含水率之間關(guān)系，鐵十七局秦沈客運(yùn)專線檢測中心曾在室內(nèi)進(jìn)行模擬試驗，證明 K30 值與含水率之間存在著類似于密實度與含水率之間的關(guān)系。 K30 最大值時的含水率要低于密實度的最佳含水率，而且隨著含水率的增加 K30

16、值將急劇下降（參見“路基填筑壓實度、地基系數(shù)與含水率關(guān)系探索”一文）。圖示 :1 10 06 61 10 08 81 11 10 01 11 12 21 11 14 41 11 16 61 11 18 80 05 51 10 01 15 5Moisture Content, %0 05 51 10 01 15 52 20 02 25 53 30 098 % Compaction100 % Compaction 鑒于目前對其關(guān)系尚未量化，因此，在條文中規(guī)定對于粗細(xì)粒均質(zhì)土，宜在填料層壓實后兩小時內(nèi)進(jìn)行試驗，主要是為了防止填層碾壓完成后，表層含水率的變化，而影響測試結(jié)果。對于級配礫石（碎石）填料，

17、特別是礫石級配料，施工現(xiàn)場為了易于壓實，而將其含水率調(diào)高，而且在碾壓過程中，由于表層始終是松散狀態(tài)，因此規(guī)定需待涼干后進(jìn)行測試。這種做法是符合要求的。但至于需要涼干到什么程度才能測出該層的真實值，則需要通過測定其含水率加以確定，還有待研究。根據(jù)國外資料介紹，土體的含水率對其強(qiáng)度測定有極大的影響，因此，測定測定時土體的含水率變化范圍應(yīng)是其在使用期間所能保持的范圍。時土體的含水率變化范圍應(yīng)是其在使用期間所能保持的范圍。 （4）、此次對K30平板載荷試驗有效深度明確規(guī)定為400500mm，根據(jù)國內(nèi)外資料表明，試驗載荷所涉及深度約為荷載板直徑的1.52倍，因此，在實際試驗過程中應(yīng)加以注意。 3.4、試

18、驗過程、試驗過程 1 、對于試驗終止的確定，日本JISA-1215-1995 規(guī)定試驗下沉量應(yīng)達(dá)到15mm為止，德國DIN18134-1993規(guī)定當(dāng)使用直徑762mm荷載板試驗，下沉量應(yīng)達(dá)到13mm或荷載強(qiáng)度達(dá)到0.2Mpa為止。我國鐵路函1988-164文，亦規(guī)定試驗下沉量應(yīng)達(dá)到15mm為止。但實際上，地基系數(shù)是直接按不同領(lǐng)域規(guī)定的下沉量基準(zhǔn)值（1.25mm）進(jìn)行計算。而且，正常情況試驗的下沉量也不可能出現(xiàn)所規(guī)定的值，因此，此次規(guī)定“試驗可以進(jìn)行至下沉量超出其領(lǐng)域內(nèi)規(guī)定的基準(zhǔn)值為止”。這在實用上不會有任何問題。下表是日本對不同領(lǐng)域慣用的下沉量基準(zhǔn)值： 2、為了便于從儀表上讀取數(shù)，按照德國DI

19、N18134 規(guī)定予加荷載強(qiáng)度為0.01Mpa和每級荷載強(qiáng)度增量為0.04Mpa. 公 路 鐵 路 機(jī)埸跑道 大壩基礎(chǔ) 1.25mm 1.25mm 1.25mm 5mm3.5、試驗數(shù)據(jù)整理、試驗數(shù)據(jù)整理（1）、試驗結(jié)果記錄和整理，只列出表21.2.5及圖21.2.4示例，其中表21.2.5中荷載強(qiáng)度與油壓表p壓的關(guān)系應(yīng)根據(jù)儀器校驗標(biāo)定得出。即 =bp壓+ a 地基系數(shù)計算所使用下沉量基準(zhǔn)值為1.25mm （2）、隨機(jī) 誤差的校正，主要是針對由于土體表面狀態(tài)的影響所出現(xiàn)的偶然誤差進(jìn)行修正。并列舉兩種修正方法，其中作圖法修正，需要有一定的實踐經(jīng)驗才能分析判斷，因此，為了便于施工現(xiàn)場使用。最好是通過

20、使用K30ADJUST修正程序進(jìn)行修正。 （3）、所有的單位均統(tǒng)一以SI單位標(biāo)記。四、壓實質(zhì)量檢測方法的發(fā)展四、壓實質(zhì)量檢測方法的發(fā)展 路基壓實質(zhì)量的控制，多年來，國內(nèi)外一直普遍采用以Proctor壓實理論為基礎(chǔ)的密度檢測法進(jìn)行檢測，這是因為該法比較容易通過測定重量和體積得出，并且具有明確的物理意義。但就對路基壓實基本要求的穩(wěn)定與變形來說，僅用單一的密度指標(biāo)難以反映出路基填方壓實后的穩(wěn)定與變形特性，而且對評價非均質(zhì)土石填方壓實質(zhì)量也有其局限性。因此為了能真實地反映土體整體壓實情況，保證壓實填方具有較小的變形和足夠抵抗變形的能力，以滿足路基的使用要求。近些年來，對路基填方壓實質(zhì)量，基本上逐步放棄

21、了采用密度檢測法，而是轉(zhuǎn)為采用以變形控制為依椐的抗力檢測法 ，例如：壓實計法、貫入儀法（DCP）、動力彎沉法（FWD）、平板載荷試驗法等等，并在實際工程應(yīng)用中取得良好效果。我國鐵路自二十世紀(jì)八十年代末也引進(jìn)了K30平板載荷試驗法，并以地基系數(shù)K30值作為評價路基壓實質(zhì)量的指標(biāo)。但是由于目前采用的抗力檢測方法普遍存在： （1）、由于受土體形態(tài)因素和加載因素的影響，所測出的各種指標(biāo) 還不足以真實、全面地表征土體特性； （2）、有限點的測試數(shù)據(jù)難以評價整個鋪設(shè)層的壓實質(zhì)量； （3）、測試手段上費(fèi)時、費(fèi)力，在一定程度上干擾和延誤機(jī)械化施 工。 當(dāng)前，由于建筑工業(yè)突出強(qiáng)調(diào)對工程質(zhì)量和施工費(fèi)用控制，從而推

22、動了工程設(shè)計的轉(zhuǎn)變；施工作業(yè)的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)化；以及工程承包制、監(jiān)理制的實施等。目前建筑工業(yè)正試圖通過發(fā)展更精確地設(shè)計和更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)馗_地設(shè)計和更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)厥┕し椒?，使其相互之間有直接的關(guān)連來滿足施工方法，使其相互之間有直接的關(guān)連來滿足:在提高施工質(zhì)量的同時亦在提高施工質(zhì)量的同時亦能降低施工費(fèi)用的需要。這就意味著用于設(shè)計的結(jié)構(gòu)剛度和材料模量參能降低施工費(fèi)用的需要。這就意味著用于設(shè)計的結(jié)構(gòu)剛度和材料模量參數(shù)也必須是用來評價施工質(zhì)量數(shù)也必須是用來評價施工質(zhì)量。這種基本而普遍地轉(zhuǎn)變，也正是各國目。這種基本而普遍地轉(zhuǎn)變，也正是各國目前所關(guān)注的焦點前所關(guān)注的焦點。例如：在美國新發(fā)展的AASTHTO2002路面設(shè)計

23、規(guī)范中不僅規(guī)定在設(shè)計中使用模量參數(shù)，而且極力推薦使用模量參數(shù)來評價施工質(zhì)量。但是，如果對現(xiàn)行的施工規(guī)范和所需測試方法不能加以發(fā)展要實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變是很困難的，不僅測試速度慢、復(fù)雜，并且會延誤和干擾施工。 由此可見，如何針對各種土體的具體特性，在基于抗力思路上，尋求新的快速、簡便、可量化的檢測手段，以實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變，將是今后路基填方壓實質(zhì)量檢測方法的發(fā)展趨勢。 為了便于了解當(dāng)前國外在路基填方壓實質(zhì)量檢測方法的最新發(fā)展，以下將著重介紹其中最具有代表性的壓實計法、土體剛度/模量儀法。 （1）、壓實計法 壓實計法早在二十世紀(jì)七十年代就開始研制（最早系由瑞DYNAPAC 公司進(jìn)行在研制），該法是把壓路機(jī)本身作

24、為檢測儀器，即通過安裝在 滾輪上的壓實計測量滾輪與被壓實土體的動力關(guān)系，以土體的變形或模 量之比作為壓實值，并以該壓實值的大小作為壓實質(zhì)量的檢測指標(biāo)。壓 實計法的出現(xiàn)曾經(jīng)引起各國施工單位的極大興趣，早在二十世紀(jì)八十年 代，我國的公路、水電、鐵路部門就曾引進(jìn)該種壓路機(jī)進(jìn)行試驗和研 究。該法的優(yōu)點是：測試簡便快速；施工中能以對填方壓實質(zhì)量實施過 程控制；可以克服以點帶面的粗糙性。壓實計法的缺點是：由于測定的 壓實值受土體形態(tài)（粒徑分布、含水狀態(tài)）和壓實機(jī)具功能的雙重影 響，難以直接建立起壓實值與土體性能之間的關(guān)系，并且可能由于填方 壓實區(qū)埸地的不平整還會引起測量值的失真。因此，將該法應(yīng)用于填方壓實

25、質(zhì)量檢測，還存在一定距離。 （2）、土體剛度/模量儀法 1995年美國在FHWA（Federal Highway Administration聯(lián)邦公路管聯(lián)邦公路管理局）理局）的建議下，將美國國防用于探測非金屬地雷的軍用探測技術(shù)引入建筑行業(yè)，應(yīng)用于對路基、基層填料層的壓實質(zhì)量進(jìn)行評價。組織聯(lián)合開發(fā)了一種便攜式土體剛度儀（重量10kg，一人操作），它是基于彈性波技術(shù)的一種無核源快速檢測儀器，可以在75秒鐘完成土體剛度和模量檢測，并通過含水量的檢測，可測算壓實土的密實度。這種儀器一經(jīng)生產(chǎn)得到普遍重視。美國已有20多個州對這種儀器進(jìn)行了應(yīng)用研究，同時也進(jìn)行了與CBRFWD壓實度與剛度儀的對比試驗研究，

26、目前土體剛度試驗已列為美國ASTM D 6758試驗標(biāo)準(zhǔn)。并在美國各洲已得到廣泛使用，不僅可替代CBR和密實度測量，而又可用于確認(rèn)設(shè)計模型；發(fā)展規(guī)范，以及用于評價穩(wěn)定層填料、冷熱瀝青混合料的鋪裝和施工過程控制等等。 l研制目的研制目的：GEOGAUGE提供的測量方法將可滿足建筑工業(yè)長期尋求高質(zhì)量、低成本高質(zhì)量、低成本的需要，其目標(biāo)目標(biāo)在于提高設(shè)計和施工的精度；提高設(shè)計和施工的精度；增加設(shè)計與施工之間的有機(jī)連接增加設(shè)計與施工之間的有機(jī)連接。 最為有效的成功途徑：即建立以結(jié)構(gòu)剛度和材料模量結(jié)構(gòu)剛度和材料模量作為設(shè)計與施工的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)。雖然這一轉(zhuǎn)變要求目前還沒有明顯地體現(xiàn)，但其發(fā)展的趨勢將是必然的

27、。l提高設(shè)計和施工的精度提高設(shè)計和施工的精度主要體現(xiàn)在： 1、以力學(xué)（實驗）設(shè)計取代經(jīng)驗（實驗）設(shè)計； 2、在規(guī)范中以性能取代方法； 3、在施工中以過程控制取代檢驗。即以最小的效應(yīng)取 得最佳的壓 實效果；從結(jié)構(gòu)的均勻性上取得較長的使用壽命。l增加設(shè)計與施工之間的有機(jī)連接增加設(shè)計與施工之間的有機(jī)連接主要體現(xiàn)在： 1、設(shè)計參數(shù)用于施工檢測； 2、以測定填料層原位剛度或材料模量替代密實度。土體剛度土體剛度/模量儀的工作原理如下圖所示：模量儀的工作原理如下圖所示： 1.,剛性環(huán)形底座 2.剛性園套筒 3. 柔性壓板 4.電動力震動器5.上部速度傳感器 6.下部速度傳感器 7.外殼體 8. 隔振墊9.電

28、子組件 10.顯示操縱盤 11.電源土體剛度土體剛度/模量測量儀工作原理模量測量儀工作原理 由振動器施加于地面層的力，可通過測定柔性板的橫切位移差予以確定。即： 式中： 由振動器施加于地面層的力 柔性板的剛度 柔性板處的位移 剛性底座處的位移 在工作頻率作用下，輸入地面層的阻抗主要受其土體剛度控制 即： 式中： 地面層土體剛度 由此，可得出地面層土體剛度，即： 式中： n =測量頻率數(shù) 剛性底座的速度 柔性板的速度 這種動態(tài)處置方法無需使用靜止基準(zhǔn)點來確定地面層的位移，而且能精確地測出微小的位移。 此外，該儀器還設(shè)定了以下條件： 1、不連續(xù)有效測量頻率數(shù)為25，頻率值為100Hz至200Hz（即：高于常用建筑設(shè)備的工作頻率和低于地面層不受剛度控制的頻率）。 2、每次測量時間小于1.5分鐘(實測時間為75秒)。 3、測量深度為底座外徑的兩倍。 4、儀器靜重對地面層的作用力為27.8kpa。 5、測量精度為0.00127mm。l 所謂 剛度（Stiffness） 是指作用在變形彈性體上的力與它引起的位移之比。用于表征結(jié)構(gòu)物的力學(xué)、工程性能。通?？啥x為“結(jié)構(gòu)物在受載時抵抗變形或彎曲的能力”。.單位： MN/m 或或 klbf/in, l l 所謂楊氏模量（Youngs modulus