路基密實度檢測課件

路基密實度檢測7.1重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院軌道與機電工程系梁莉質(zhì)量控制及檢驗的必要性一方面可以評價路基施工過程中或竣工后路基的質(zhì)量，檢驗路基是否達(dá)到了設(shè)計要求，驗證路基是否具有足夠的強度能夠承受列車動荷載的作用，同時又具備保證列車安全、舒適運行的合理剛度；另一方面，可以了解施工過程的質(zhì)量情況，控制施工進度，促進施工單位改進施工工藝，加強施工質(zhì)量管理，保質(zhì)保量地完成施工任務(wù)。

路基壓實質(zhì)量檢測路基壓實質(zhì)量檢測路基壓實質(zhì)量檢測分類03請輸入您的標(biāo)題此部分內(nèi)容作為文字排版占位顯示（建議使用主題字體）01路基密實度檢測02地基系數(shù)測試03二次變形模量目錄04動態(tài)變形模量01路基密實度檢測01路基密實度檢測填土質(zhì)量檢測發(fā)展過程檢測填土壓實質(zhì)量的儀器和方法隨著工業(yè)化的發(fā)展在不斷地發(fā)生著變化，總的趨勢是快速、準(zhǔn)確地滿足施工的需要。1930年，美國工程師Proctor通過試驗提出，在相同的壓實功能下，同一種土的干密度隨土中含水量的不同而變化，應(yīng)用室內(nèi)擊實試驗設(shè)備和現(xiàn)場碾壓機械都可獲得最佳含水量Wopt和與之對應(yīng)的最大干密度ρdmax。Proctor還規(guī)定了室內(nèi)擊實試驗的儀器規(guī)格和試驗操作方法。自此，各國均以此壓實理論和試驗方法指導(dǎo)施工，并以填料壓實系數(shù)的大小作為控制填土壓實效果的標(biāo)準(zhǔn)。早期的現(xiàn)場壓實質(zhì)量檢查，主要用環(huán)刀法、灌砂法和灌水法測定土的密度，用此指標(biāo)判斷壓實土的強度和變形特性。

01路基密實度檢測填土質(zhì)量檢測發(fā)展過程隨著交通運輸量的增加，公路墊層石碴常在較大動荷載作用下被壓入下覆的填土層中，造成公路路面損壞。為此，美國加利福尼亞公路局首先提出了加州承載比試驗（簡稱為CBR試驗），來預(yù)估壓實土抵抗石碴壓入的程度，以便選擇合適的填料類型和確定合理的壓實程度。許多國家在機場跑道、鐵路路基等土工結(jié)構(gòu)物的施工中，也廣泛采用了CBR試驗方法。

在使用CBR試驗方法過程中，人們逐漸認(rèn)識到，由于該方法的貫入頭直徑只有5cm，貫入的深度只有2.5mm，不能較好地反映填料的壓實程度，于是將確定建筑物地基土承載力的荷載板試驗方法運用到填土壓實質(zhì)量的檢測中去，用荷載板試驗確定的地基系數(shù)或變形模量的大小作為判斷填料壓實質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。用荷載板試驗檢測填土質(zhì)量，能反映40~50cm深度范圍內(nèi)土的壓實程度。國內(nèi)外荷載板直徑多采用30cm。

01路基密實度檢測填土質(zhì)量檢測發(fā)展過程傳統(tǒng)的環(huán)刀法、灌砂法、灌水法等測定填土密度的方法，需待烘干后才能確定土的含水量，從試驗到得出結(jié)果需幾小時或更長的時間，這與高效能的機械施工很不適應(yīng)，在工期任務(wù)急的情況下，無法完成規(guī)范中規(guī)定的質(zhì)量檢測試驗項目。用放射性同位素測定土的密度和含水量。鐵道部科學(xué)研究院于1980年首先購置了一套美國坎貝爾太平洋核子（CPN）公司生產(chǎn)的（MC2型）核子濕度密度儀。先后在天然地基土坑里對回填黏性土及鐵路路基填土進行了對比試驗。試驗結(jié)果表明，該儀器使用簡便，測定迅速，所得結(jié)果與常規(guī)土工試驗結(jié)果比較接近，適合于配合填土施工。

01路基密實度檢測環(huán)刀法：用于不含礫石顆粒的細(xì)粒土和無機結(jié)合料改良土。灌水法：用于粒徑不大于60mm的粗粒料。

灌砂法：用于粒徑不大于20mm的粗粒料。核子濕度密度儀：用于細(xì)粒土和砂類土。01路基密實度檢測環(huán)刀法——破壞性量測方法

環(huán)刀法是測量現(xiàn)場密度的傳統(tǒng)方法。國內(nèi)習(xí)慣采用的環(huán)刀容積通常為200cm3，環(huán)刀高度通常約5cm。用環(huán)刀法測得的密度是環(huán)刀內(nèi)土樣所在深度范圍內(nèi)的平均密度。它不能代表整個碾壓層的平均密度。由于碾壓土層的密度一般是從上到下減小的，若環(huán)刀取在碾壓層的上部，則得到的數(shù)值往往偏大；若環(huán)刀取在碾壓層的底部，則所得的數(shù)值將明顯偏小。就檢測路基土壓實質(zhì)量而言，我們需要的是整個碾壓層的平均壓實度，而不是碾壓層中某一部分的壓實度。因此，在用環(huán)刀法測定土的密度時，應(yīng)使所得密度能代表整個碾壓層的平均密度。然而，這在實際檢測中是比較困難的，只有使環(huán)刀所取的土恰好是碾壓層中間的土，環(huán)刀法所得的結(jié)果才可能與灌砂法的結(jié)果大致相同。01路基密實度檢測灌砂法——破壞性量測方法

灌砂法是利用均勻顆粒的砂去置換試洞的體積。該方法用于砂、礫及碎石類土路基的檢測，也是當(dāng)前最通用的方法，很多工程都把灌砂法列為現(xiàn)場測定密度的主要方法。

缺點是：需要攜帶較多量的砂，而且稱量次數(shù)較多，因此它的測試速度較慢。灌水法——破壞性量測方法

灌水法屬于對壓實土面的破壞性量測方法，是利用水去置換試洞的體積。01路基密實度檢測核子儀法是利用原子核的放射性，測量土的密度和濕度的一種儀器。填土密度較低，計數(shù)管接收到的級數(shù)就大，反之，密度高，計數(shù)就少。核子射線法01路基密實度檢測不同檢測方法的工效及適用性核子儀法、灌水法檢測孔隙率核子儀法檢測一個斷面(3個點)孔隙率，從準(zhǔn)備工作起計時，一般1人需時間10～15min：灌水法現(xiàn)場2人則需時間2h左右，而且含水量測定還需回試驗室進行，人為操作誤差大，同時需要大量的烘烤設(shè)備，因此核子儀法在工效及適用性上遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于灌水法，加之兩種方法之間的相關(guān)性好，誤差小，核子儀法完全可以替代灌水法。02地基系數(shù)測試02地基系數(shù)測試荷載板試驗①地基系數(shù)K30

地基系數(shù)K30是日本和我國在鐵路路基檢測中常用的方法，是采用單循環(huán)荷載試驗。用單位面積壓力除以承壓板相應(yīng)的下沉量表示的（MPa/m），計算時選用的沉降量為0.125cm。以級配碎石或級配砂礫石的基床表層為前提的路堤結(jié)構(gòu)，列車荷載產(chǎn)生的道床壓力，通過基床表層結(jié)構(gòu)大致均勻地分布在路堤上部，作用范圍比以往采用土質(zhì)基床表層要大，從壓力的傳遞程度及路堤堤身承受壓力的情況看，采用直徑為30cm的承壓板試驗確定路基填土的承載力密實度與列車荷載實際傳遞狀況相接近，比以往的規(guī)定要合理。

K30試驗：用直徑為30cm的剛性承壓板，測定下沉量為1.25mm時的地基系數(shù)的試驗方法。02地基系數(shù)測試荷載板試驗①地基系數(shù)K30地基系數(shù)K30的檢測需要足夠的反力，也就是需工程機械(主要是汽車)配合，因此，在空間狹小的過渡段、測試元器件附近等部位就難以進行檢測，這是其不足之處。

一般分體式地基系數(shù)(簡易K30)測試儀檢測1點需35～45min，2～3人配合，一體化數(shù)控地基系數(shù)檢測車檢測1點需20min左右，需2人配合，時間差異的主要原因是前者需人工記錄，計算并判定每級荷載穩(wěn)定與否，需時長，而后者通過計算機程序控制，需時短。但前者儀器購置費遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于后者。02地基系數(shù)測試03二次變形模量03二次變形模量②變形模量E變形模量E是指土體在無側(cè)限條件下應(yīng)力與應(yīng)變之比。變形模量是西歐、北美等國已廣泛使用的鐵路路基壓實檢測方法。在荷載板試驗應(yīng)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(dāng)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(zhuǎn)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)。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(dá)5mm或承壓板正應(yīng)力達(dá)到0.5MPa為止。03二次變形模量②變形模量E變形模量Ev2為了更有效地分析土的變形性質(zhì)和承載能力，西德標(biāo)準(zhǔn)采用了二次循環(huán)靜載法，其結(jié)果采用變形模量Ev2表示。03二次變形模量靜態(tài)二次變形模量Ev2的試驗靜態(tài)二次變形模量Ev2的試驗技術(shù)04動態(tài)變形模量04動態(tài)變形模量無論是地基系數(shù)K30、變形模量E和變形模量Ev2都是通過施加靜荷載測得的，尚不能完全反映列車在動荷載作用下對路基的真實作用情況。隨著高速鐵路的出現(xiàn)，在高速列車動荷載作用下,路基表現(xiàn)為動態(tài)行為（產(chǎn)生動態(tài)變形）。為保證列車的安全與正常運行，必須對路基的動變形加以控制，同時要全面反映路基的質(zhì)量和狀態(tài)。

德國鐵路咨詢公司地基研究所首先提出了反映路基動態(tài)特性的指標(biāo)——動態(tài)變形模量，并于1997年用于高速鐵路路基的壓實檢測。日本隨后也進行研究，并將其納入鐵路規(guī)范。04動態(tài)變形模量動態(tài)檢測原理在被檢測的路基面上放置一塊一定直徑的承壓板，通過一落錘在一定高度處自由下落，落到一緩沖裝置后，再經(jīng)承壓板在填土面施加一沖擊動荷載，使填土面產(chǎn)生沉陷。通過測試沖擊動荷載的大小、板及板周圍一定范圍內(nèi)填土面的動變形，利用專用的信號采集及數(shù)據(jù)處理軟件，來求算路基土層的動模量。承載板的沉陷值越大，被測點的承載能力越小，動模量也越小，反之，越大。因此，動模量能反映該處的承載力。04動態(tài)變形模量承壓板落錘緩沖裝置傳感器路基面1、加載裝置：①掛（脫）鉤裝置；②落錘；③導(dǎo)向桿；④阻尼裝置2、承載板：⑤圓形鋼板；⑥傳感器3、沉陷測定儀動態(tài)變形模量測試儀結(jié)構(gòu)示意圖04動態(tài)變形模量動態(tài)平板載荷試驗是采用動態(tài)平板載荷試驗儀（來監(jiān)控檢測土體承載力指標(biāo)—動態(tài)變形模量Evd的試驗方法。測得的土體變形是由規(guī)定的動態(tài)沖擊荷載（

）產(chǎn)生的。試驗時，落錘從設(shè)定的高度自由下落在阻尼裝置上而產(chǎn)生符合測試條件的沖擊荷載，由此引起的土體的變形S(即荷載板的沉陷值)通過沉陷測定儀采集記錄下來，再通過平板壓力公式計算得出Evd值(MPa)。04動態(tài)變形模量

式中：Evd—動態(tài)變形模量(MPa)，計算至0.1MPa；

—荷載板半徑(mm)；

—荷載板下的動應(yīng)力(MPa)；S—荷載板的沉陷值(mm)；1.5—荷載板形狀影響系數(shù)。實際使用時簡化成：

Evd=22.5/S04動態(tài)變形模量注意：(1)基床以下部位填料的壓實度標(biāo)準(zhǔn)---不同的填料采用不同的控制指標(biāo)。(2)施工控制含水量的范圍，應(yīng)根據(jù)填料的性質(zhì)，要求的壓實度和機械壓實能力綜合確定。(3)路堤邊坡高度大于20米時，應(yīng)根據(jù)填料、邊坡高度等加寬路基面。04動態(tài)變形模量傳統(tǒng)的方法是所謂的“密度檢測法”。采用標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗來確定細(xì)粒土的最大干容重γd和最佳含水量wopt，或采用相對密度試驗來確定粗粒土的最大孔隙比emax（最小干容重ρmin）和最小孔隙比emin（最大干容重