客运专线路基k30ev2evd检测技术Word格式文档下载.docx
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由于击实土处于不饱和状态，含水量对其力学性质的影响很大。
这就造成K30测试结果因含水量变化而离散性大、重复性差。
为此，现场测试应消除土体含水量变化的影响。
1.3.4对于粗、细粒均质土，宜在压实后2～4h内进行。
在进行K30测试时，发现不同时间的K30测试结果差别较大，尤其对级配碎石来讲更为明显。
这是由于不同的检测时间，其路基的含水量及板结强度不同。
若在碾压完毕后2～3d再进行K30测试，这样虽然K30测试结果提高了，满足了K30的设计要求。
但这样做会造成K30测试结果无可比性、不可信。
因此，为了检测路基填筑质量而进行的K30试验，只有在碾压完毕时一定时限内进行测试才有意义。
1.3.5测试面必须是平整无坑洞的地面。
对于粗粒土或混合料造成的表面凸凹不平，应铺设一层约2～3mm的干燥中砂或石膏腻子。
此外，测试面必须远离震源，以保持测试精度。
细粒土（粉砂、黏土）只有在压实的条件下方可进行检测。
在不确定的情况下，要对地面不同深度进行检测，地面以下最深至d（d=承载板直径）。
1.3.6雨天或风力大于6级的天气，不得进行试验。
1.4仪器设备
1.4.1荷载板：
荷载板为园形钢板,其直径为30cm、板厚为25mm。
荷载板上应带有水准泡。
1.4.2加载装置：
1）液压千斤顶与手动油泵,通过高压油软管连接。
千斤顶顶端应设置球铰，并配有可调节丝杆和加长杆件，以便与各种不同高度的反力装置相适应。
选用荷载应大于或等于50kN。
2）液压油软管长度至少为2m，两端应装有自动开闭阀门的快速接头，以防止液压油漏出。
3）手动液压泵上应装有一个可调节减压阀，可准确地分级对荷载板实施加、卸载。
4）测压表量程应达到最大试验荷载的1.25倍,精度不低于0.6级。
5）当使用测力计直接测量加荷荷载时，测力计精度应达到1％。
1.4.3反力装置的承载能力应大于最大试验荷载10kN。
1.4.4下沉量测量装置由测桥和测表组成。
测桥是用于安装测表固定支架或作为测表量测基准面，由长度大于3m的支撑粱和支撑座组成，当跨度为4m时其截面系数应大于或等于8cm3。
测表宜配置3～4个精度为0.01mm的百分表或电子数显百分表,量程应不小于10mm,每个测表应配有可调式固定支架。
1.4.5其他：
铁锹、钢板尺（长400mm）、毛刷、圬工泥刀、刮铲、水准仪、铅垂、褶尺、干燥中砂、石膏、油、遮阳挡风设施等。
1.5试验仪器的校验要求
1.5.1测试地基系数时，应对仪器进行测试校验。
1.5.2新仪器进行试验的三个月内，应每月标定一次，以作出相应误差修正。
当三次标定误差小于5%时，仪器进入稳定期。
1.5.3仪器每次投入新工点或每年必须予以校验一次。
1.6试验操作步骤
1.6.1场地测试面应进行平整，并使用毛刷扫去松土。
当处于斜坡上时，应将荷载板支撑面做成水平面。
1.6.2安置平板载荷仪：
1）将荷载板放置于测试地面上，应使荷载板与地面良好接触，必要时可铺设一薄层干燥砂（2～3mm）或石膏腻子。
当用石膏腻子做垫层时，应在荷载板底面上抹一层油膜，然后将荷载板安放在石膏层上，左右转动荷载板并轻轻击打顶面，使其与地面完全接触，与此同时可借助荷载板上水准泡或水准仪调整水平。
2）将反力装置承载部分安置于荷载板上方，并加以制动。
反力装置的支撑点必须距荷载板外侧边缘1m以外。
3）将千斤顶放置于反力装置下面的荷载板上，可利用加长杆和通过调节丝杆，使千斤顶顶端球铰座紧贴在反力装置承载部位上，组装时应保持千斤顶垂直不出现倾斜。
4）安置测桥，测桥支撑座应设置在距离荷载板外侧边缘及反力装置支承点1m以外。
测表的安放必须相互对称，并且应与荷载板中心保持等距离。
1.6.3加载试验：
1）为稳固荷载板,预先加0.01MPa荷载，约30秒钟，待稳定后卸除荷载，将百分表读数调至零或读取百分表读数作为下沉量的起始读数。
2）以0.04MPa的增量,逐级加载。
每增加一级荷载，应在下沉量稳定后，读取荷载强
和下沉量读数。
3）当总下沉量超过规定的基准值（1.25mm），或者荷载强度超过估计的现场实际最大接触压力，或者达到地基的屈服点，试验即可终止。
1.6.4当试验过程出现异常时（如荷载板严重倾斜,荷载板过度下沉）,应将试验点下挖相当于荷载板直径的深度，重新进行试验。
对出现的异常应在试验记录表中注明。
1.7试验结果计算及制图
1.7.1根据试验结果绘出荷载强度与下沉量关系曲线，见图1。
图1.荷载强度σ—下沉量S关系曲线
1.7.2从荷载强度与下沉量关系曲线得出下沉量基准值时的荷载强度，并按下式计算出地基系数：
K30=σs/ss
（1）
式中：
K30—由直径30cm的荷载板测得的地基系数（MPa/m），计算取整数。
---σ-S曲线中ss=1.2510-3m相对应的荷载强度（MPa）。
ss—下沉量基准值（=1.2510-3m）。
1.8试验记录格式
表1K30平板载荷试验记录
工程名称填料类型试验编号
工程地点填层厚度试验日期
施工单位检测里程试验人员
荷载板直径检测标高试验负责人
加载
顺序
荷载
强度
σ（Mpa）
油压表
读数
P压（Mpa）
下沉量s（mm）
（百分表读数）
荷载板中心下沉量（mm）
表1
表2
表3
平均
预压
0.01
复位
0.00
1
0.04
2
0.08
3
0.12
4
0.16
5
0.20
6
0.24
复核年月日试验年月日
1.9随机误差校正
1.9.1由被测土体表面状态影响,所出现的随机误差可通过作图法和K30ADJUST程序进行校正。
1.9.2作图法校正见图2所示。
图2.随机误差的校正示意
1）当试验结果如图中曲线②时，曲线经坐标原点，可不校正。
2）当试验误差结果如图中曲线①时，应在曲线出现明显拐点的位置沿正常曲线延伸,使交S轴于O1点,此时零点下移△S″,标准下沉量应为S1=Ss+△S″，并由此对应的荷载强度
计算出Ks值。
3）当试验结果如图中曲线③时，应在曲线出现明显拐点的位置沿正常曲线曲率延伸,使交S轴于O3点，此时零点上移△S′，标准下沉量应为S3=SS-△S′，并由此对应的荷载强度
计算出KS值。
1.10K30平板载荷试验仪校验方法
1.10.1K30平板载荷试验仪在使用中应定期进行校验,以消除由于仪器自身系统液压阻力变化所引起的测量误差。
通过校验测定出实际加载值或实际荷载板正应力值与系统压力表读数值之间的相关关系，建立其回归方程，并经整理绘制成图表，以作为K30平板载荷试验的计算基础。
1.10.2K30平板载荷试验仪校验的技术条件
1试验仪配置的压力表、百分表（或电子数显表）应定期送检进行计量标定。
2试验仪液压系统应不渗漏油。
3用于校验的压力支架或压力机的承载能力应大于50kN。
4用于校验的压力机的计量误差应小于10N，压力传感器计量误差应小于5N。
1.10.3K30平板载荷试验仪的校验有以下二种方法：
1测定实际加载值F与压力表读数值P压之间的相关关系
1）校验时，如图3所示，将K30试验仪安放于压力支架或压力机上，其上端安置业已送检过的测力仪。
通过手动油泵对试验仪进行逐级增量加压直至加到预计的最大测量载荷为止，按表2记录每次增量加压后的测力仪和压力表的读数，反复进行三次，以求出每次增量平均值。
图3校验方法1示意
1-支架；
2-测力仪；
3-千斤顶；
4-Ф30荷载板；
5-压力表；
6-手动油泵
表2校验方法1记录表
加载
级数
测力仪示值（kN）
实际加载值F（kN）
压力表读数值P压（MPa）
0.000
7
8
校验员核验员校验日期年月日
2）整理校验数据后得出其回归方程为：
（2）
F—实际加载值，（kN）；
—压力表读数，（MPa）；
B—斜率；
A—截距。
3）在进行测试时，可根据公式
（1）由P压得出相对应的F值并按
公式
（2）计算出荷载板正应力σ值。
（3）
σ—荷载板正应力，（MPa）；
W—试验仪的基本重量，（kN）；
A—φ30cm荷载板面积，706.86cm2。
注：
试验仪的基本重量W包括千斤顶、荷载板及组装在板上的仪表支架等重量，至于测试过程中在千斤顶上端增加的接杆重量，由于已被相应增加的系统阻力所抵消，故不予以考虑。
2测定荷载板正应力σ与压力表读数值P压之间的相关关系
1）校验时，如图4所示，将K30试验仪安放于压力支架或压力机上，其下端安置业已送检过的压力传感器。
通过手动油泵对试验仪进行逐级增量加压直至加到预计的最大测量载荷为止，按表3记录每次增量加压后的压力传感器和压力表的读数，反复进行三次，以求出每次增量平均值。
图4校验方法2示意
6-手动油泵7-压力传感器；
8-传感器示值表
表3校验方法２记录表
压力传感器示值（kN）
实际荷载板正应力值（MPa）
0.28
（4）
3）在进行测试时，可根据公式（３）由P压得出相对应的σ值。
1.10.4K30平板载荷试验仪校验周期：
在新仪器使用的前三个月内，应每月校验标定一次，以作出相应的误差修正，当三次标定的误差小于±
5，即认为仪器已进入稳定期。
但仪器每次投入新工点使用前或每年必须予以校验一次。
1.11举例（德国工业标准DIN18134，2001年9月版）
德国工业标准DIN18134（2001年9月版）中对EV2和Ks平板载荷试验所采用的仪器设备和试验方法做了具体的规定。
德国铁路标准中采用EV2而不采用K30，而对于公路和机场等铺盖式建筑结构的测试，要获取地基系数ks原则上采用直径762mm的承载板，亦称为DIN18134—762检测。
平板载荷试验所采用的位移测试设备的安装见图5。
EV2和Ks的测试在国际上普遍采用的是具有代表性的德国HMP马格德堡测量仪器制造有限责任公司开发PDG系列EV2和Ks测试仪（见图6）。
图例说明：
a）按照秤杆原理设计的可旋转的测量臂；
位移测试时要考虑杠杆的比例hP:
hM。
b）单轴可伸缩移动的测量臂;
位移测试比例为1:
1。
1、测量表，即位移传感器5、荷载
2、支架6、垂直支架
3、旋转点7、支座
4、测量臂8、触点
sM、s位移测量表，即位移传感器
图5带触点的位移测试装置图例
其中，预压荷载为0.005MN/m²
，并保持垂直状态，直到承载板的位移变化值小于0.02mm/min，然后按照标准应力分别为0.04MN/m²
0.008MN/m²
0.14MN/m²
和0.2MN/m²
分四个等级逐级递增加载检测。
在每级检测的等侯时间均以位移变化量不超过0.02mm/min为止。
在卸载时，只需要中间分一级标准应力为0.08MN/m²
即可。
地基系数ks由公式（5）计算：
ks=σ0/s=σ0/0.00125（5）
ks——地基系数，单位：
MN/m³
；
σ0——平均标准应力，单位：
MN/m²
s——承载板位移，单位：
m。
例如：
地基系数ks可通过表4中的测试值计算得出。
表4测试值
加载阶段
序号
F
kN
平均应力
σ0
承载板位移
s
mm
4.56
0.010
18.24
0.040
0.31
36.48
0.080
0.56
63.85
0.140
0.97
91.21
0.200
1.53
1.16
0.57
应力—位移曲线（见图6）中有时可能会出现一个变曲点（反弯点），需要做一条切线进行零点修正，并要将位移s*从修正的零点0*算起。
用修正过的零点0*和修正过的位移s*计算出的结果：
ks=σ0/s*=0.186MN/m²
/0.00125m=148.8MN/m³
图6确定地基系数的应力—位移曲线
2、二次变形模量Ev2检测
2.1名词解释
2.1.1平板载荷试验
平板载荷试验的目的在于测出应力—位移曲线，并对地面的变形量与承载力的关系进行分析计算，通过应力—位移曲线得出变形模量Ev。
在试验过程中，通过一圆形承载板和加载装置对地面进行反复依次地加载和卸载，将测得的承载板下的标准应力σ0跟与之相应的逐个位移s以应力—位移曲线的形式显示在图表上。
2.1.2变形模量Ev
土体的变形模量Ev值是通过一次加载或重复加载测得的应力—位移曲线上0.3×
σ0max和0.7×
σ0max之间的位移割线斜率来确定的。
2.1.3二次变形模量Ev2
一次加载的变形模量值为一次变形模量，用EV1表示；
二次加载的变形模量值为二次变形模量，用EV2表示。
2.2国内外发展现状
在平板载荷试验应用过程中，常用的加载方式有单循环静载和二次循环静载。
单循环静载是按每级40kPa加载，当每级加载完成后，每间隔一分钟读取百分表一次，直至两次读数符合沉降稳定要求，才能转到下一级荷载，直至试验最大荷载为止。
二次循环静载也是按每级40kPa加载，分级加载到最后一级荷载的沉降稳定后，开始卸载，卸载梯度按最大荷载的0.5或0.25倍逐级进行，全部荷载卸除后记录其残余变形，之后又开始另一加载循环。
采用d=30cm的荷载板试验计算变形模量时，荷载一直加到沉降值达5mm或承压板正应力达到0.5MPa为止。
为了更有效地分析土的变形性质和承载能力，德国标准采用了二次循环静载法，其结果采用二次变形模量Ev2表示。
Ev2是德国、法国及欧洲一直沿用的、成熟的路基压实设计标准和检测技术，德国铁路路基标准DS836中规定了Ev2的设计标准值，且二次变形模量Ev2的试验规程执行德国工业标准DIN18134。
Ev2测试在国际上普遍采用的是具有代表性的德国HMP马格德堡测量仪器制造有限责任公司开发的PDG系列Ev2测试仪（见图A）。
“PDG”即“平板载荷试验仪”的德文缩写。
目前，国内由于铁路一直沿用的是K30标准，所以，对于Ev2还没有技术储备，具体表现在以下几个方面：
仪器设备方面，国内目前还没有Ev2检测设备，国产的K30仪器是无法检测Ev2指标的；
在检测方法方面，国内没有进行过立项研究，还不掌握Ev2的检测方法；
在标准规范方面，国内还没有检测规程、规范和标准；
在设计方面，还没有采用过Ev2参数，尚无Ev2设计经验。
因此，为解决我国铁路客运专线路基上修建无碴轨道的关键技术问题，研究无碴轨道对路基的要求、路基压实指标Ev2的检测方法与标准，制定出Ev2试验检测规程与设计标准，推动我国铁路路基检测技术与设计标准的进步，使之与国际领先水平接轨是十分必要的。
2.3仪器设备
2.3.1概论
进行平板载荷试验的前提条件：
a）加载反力装置（配重）。
b）平板载荷试验仪，它由承载板、盒式水准器、加载装置、液压泵、液压缸和高压软管组成。
c）垂直于承载面的用于检测力和承载板位移的装置。
d）用于变形模量计算的数据处理器。
2.3.2加载反力装置
平板载荷试验的加载反力装置是必不可少的,它提供的反力至少要大于检测中必须达到的最大荷载10kN以上。
载重机动车,压路机及适当固定的重物都可作为加载反力装置。
2.3.3承载板
承载板使用S355J0型钢制成。
加工中对光洁度和粗糙度偏差要求符合图示1和2上的规定。
承载板的直径必须为300mm，厚度为25mm。
图中尺寸以mm计，一般偏差范围按:
ISO2768-mK
1带有万向头的中心受力栓2手柄3孔径
图1带测量孔的直径300mm的承载板
直径600mm和762mm的承载板，它的厚度必须为20mm，并且有对称排列的支撑加筋肋，在它上面放置直径300mm的承载板时可当底面使用，其内安置的销子或锁定装置在抬起承载板时起固定作用。
承载板加工偏差要求直径为0.5mm，厚度为0.2mm。
ISO2768-mK。
1、承载板对中装置3、加筋肋（t=20mm）
2、直径300mm的承载板4、连接承载装置的插孔
A—Aa
a、缩小比例的示意图
图2带对称排列加筋肋的直径600mm和762mm的承载板
2.3.4加载装置
加载装置是由一根至少2m长的高压软管将液压泵和液压缸连接而成的，并以此来实现对承载板的加载和卸载。
为了使力的传递准确无误，液压缸必须两边固定，以防倾斜和翻倒。
它的上升高度至少要能达到150mm。
测试仪检测时的高度不得大于600mm，为了调整与加载反力装置的距离，有时须附加一个延长装置，这一装置至少可以使液压缸达到1000mm。
加载装置延长部分要保证其抗压弯曲强度。
2.3.5测力装置
承载板与液压缸之间设有一个机械或电子的力传感器。
测力装置对每次加载测试所得到的数据误差范围最高不得超过1%。
压力显示值：
对于直径300mm的承载板精度至少要求达到0.001MN/m2，对于直径600mm和762mm的承载板至少要求达到0.0001MN/m2。
力显示值的精度必须与要求的压力显示值的精度一致。
要求适应的工作环境温度范围为0℃—40℃。
2.3.6位移测试装置
位移测试原理如图3所示。
位移测试装置是由一个可旋转的测量臂（见图3a）和一个单轴可伸缩移动的测量臂（见图3b）组成的。
可旋转的测量臂位移测试装置只适用于检测深度至0.3m的坑槽。
单轴可伸缩、移动的测量臂位移测试装置可以检测较深的坑槽。
位移测试装置由以下几部分组成：
●三点支撑式支架（见图3中的2）
●垂直可移动的扭转和弯曲的测量臂（见图3中的4）
●位
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