静态变形模量Ev2检测方法应用体会

1、静态变形模量ev2检测方法应用体会应用技术詈1|静态变形模量e检测方法应用体会刘芸_?绪论路基工程在客运专线工程建设项目中占有较大比例.在线下工程中占有举足轻重的地位.客运专线路基结构设计首次采用了变形和强度结合控制的原则.提高了路基填筑质量标准.要求路基的工后沉降小,不均匀沉降小.在动力作用下的变形小,稳定性高等.进而需采用更科学合理的路基检测技术来指导路基施工,控制路基压实质量.国内铁路建设采用压实系数k(相对密度dr或孔隙率n)和地基系数k30值作为路基设计和施工控制土的压实质量的重要指标石武客运专线设计时速目标值为350km/h,路基要求完工后的百年沉降不大于15mm.如此严格的工后沉

2、降要求.必须依靠强度和变形参数双指标来控制路基填土质量标准才更科学合理虽然采用地基系数k30标准也能反映路基土的强度及变形关系.但检测时的荷载是一次加载的.未考虑沉降变形中填料的塑性变形.静态变形模量e检测时,先预压,然后进行分级加载后逐级卸载.再进行二次加载.虽然沉降变形未能完全消除填料的塑性变形.但微小的残余变形可忽略不计.二次加载所得到的荷载一沉降曲线基本反映了填料的弹性变形.能够更真实地反映路基的压实质量静态变形模量检测属于一个新的检测项目,检测人员实际操作不多.笔者通过现场大量试验.针对在石武客运专线路基静态变形模量检测中遇到的问题.浅谈几点体会二,工程简介新建石武客运专线为京广铁路

3、大通道的重要组成部分.全长353.919km.其中河南省境内151.236km.由中国铁建集团公司承建的swzo一2标(河南段)全长22.578km.管段内含有路基8.818km.为了保证质量.项目采用孔隙率n,地基系数k30,静态变形模量e等多项指标对路基填筑质量进行控制.石武客专路基检测指标中.静态变形模量的要求值为基床以下部位ev245mpa,ejel2.6;基床底层ev260mpa,eje12.5;基床表层ev2120mpa,ea/el2.3.三,静态变形模量e的基本原理及适用范围静态变形模量试验属于平板载荷试验,是通过在直径300mm的承载板上逐级施加第一次静荷载.然后逐级卸载.再逐

4、级施加第二次静荷载.测定第二次加载承载板下应力和与之相对应的承载板中心沉降量,计算变形模量e,e及e,e值的试验方法.第一次加载计算的变形模量为一次变形模量,用e表示.第二次加载计算的变形模量为二次变形模量,用ev2表示.变形模量的计量单位为mpa.变形模量是通过曲线在0.3olmax和0.7olmax之间割线的斜率确定,并按下式计算:86暖慰囫2012g04e=1.51式中e变形模量(mpa)承载板半径(mm)盯lmax一第一次加载最大应力(mpa)0【一应力一沉降曲线方程一次项系数(mrn/mpa)0【f一应力一沉降曲线方程二次项系数(mm/mpa2)采用直径为300mm的承载板时.该检测

5、方法适用于最大粒径不超过75mm的各种土和土石混合填料.测试的有效深度约为450mm.路基压实质量越好,变形模量e值越大.四,试验方法1.检测仪器.采用德国产hmppdgsd型e检测仪,配置2:1杠杆式测量臂.反力装置选用挖掘机,压路机或推土机.2-钡0试准备.清除地面上的杂物.准备一个与承载板面积大小相适应的测试面,借助工具尽可能地将测试面整平.3.仪器安装.用作反力装置的机械开到测试点后.将承载板准确放置在测试点上并调水平.接下来安装测量支架和位移测量装置.然后安装液压缸和压力传感器.连接好主机与位移装置和压力传感器的数据线4.加载程序(1)预加载.试验开始之前,预加载0.01mpa约30

6、秒,等稳定后卸除荷载.将力和位移传感器调零.(2)分级实施第一次加载,卸载.加载时,以大致相等的荷载增量(o.08mpa)并至少分6级进行逐级加载.直至最大荷载达到0.5mpa或沉降量达到5mm后再卸载当沉降量达到5mln且该荷载小于0.5mpa时.该级荷载视为最大荷载.每级加载在1min内完成,并保持2min.卸载时按最大荷载的50%,25%和0三级进行,每级卸载在lmin内完成.在路基实际测试中.笔者采用7级加荷.每级荷载分别为o.o8mpa,o.16mpa,0.24mpa,0.32mpa,0.40mpa,0.45mpa和0.50mpa.(3)分级实施第二次加载,卸载.加载时的操作步骤以及

7、各级施加的荷载均与第一次加载时相同.直至加载到第一次加载的倒数第二级(即0.45mpa).加载至0.45mpa并持荷2min后.一次卸载至o.5.结果计算根据试验结果绘制标有受力方向的应力一沉降曲线并采用二次方程进行拟合.应力一沉降曲线方程的系数采用最小二乘法计算求得.变形模量通过曲线在0.3crlmax(第一次加载最大应力)和0.7crlmax之间割线的斜率确定五,注意事项1.沉降测量装置的触点应对准承载板测量孔的中心位置自由放入.与测试表面保持垂直.否则容易造成测试所得的沉降位移偏大.变形模量数值偏小为了避免反力装置对测试结果的影响.应保证承载板外缘与反力装置支撑点的距离不得小于0.75m

8、.测桥支撑座与反力装置支撑点的距离不得小于1.25in.否则也会造成测试所得的沉降位移偏大,变形模量数值偏小2.对于透水性材料.检测面板结,松散或造成表层扰动的土.在进行变形模量测试前.需清除检测范围内表层受影响的土.下挖深度不大于承载板直径.3.当荷载增加位移出现突变时.表明土体已接近破坏临近状态.此时应终止试验4.为避免外界环境对测试结果的影响.试验时测试点应远离震源.烈日,大风和雨中严禁实施检测.5.检测中的加载或卸载.如果出现了与预定荷载值的偏差,不可对其改动.而是应将其记录在检测报告上,并加以注明.六,试验体会1.应力一沉降曲线二次方程计算方法在检测过程中容易产生歧义.铁路工程土工及

9、试验规程(tb101022010,以下简称规程)规定采用最小二乘法原理计算应力一沉降曲线的二次方程.但对参与计算的测点未明确.如规程上绘制的第一次加载应力一沉降曲线含有应力为零的测试点.但在计算曲线方程示例中未包含该点:规程示例中第二次加载应力一沉降曲线方程计算时盯为0的测试数据纳入了计算.这样很容易因理解不一样.造成计算的数值不一样.建议规程统一将盯为0的测试数据纳入曲线方程计算.另外,规程未对曲线方程的相关系数提出要求.不能从曲线方程相关性验证试验的正确性通过对项目300余测点数据进行统计分析发现.正常操作测点的曲线方程相关系数都大于0.95.其中大于0.98的占82.3%2.建议对变形模

10、量的含义及计算方式进行改进试验规程上表述为变形模量是通过应力一沉降曲线在0.3crlmax和0.7crlmax之间割线的斜率确定的变形模量应按式evi=1.5r/(al+a2rlmax)计算.虽保证了斜率计算的盯一致,但是忽略了两次加载曲线本身的特点.笔者认为.变形模量应统一由应力一沉降曲线在0.3max和0.7trmax之间割线的斜率来确定.变形模量按式e=1.5r/(al+a2crimax)计算更为合理.更能突出二次加载的优点.通过现场大量数据显示,二次加载应力一沉降曲线方程的二次项系数绝大多数为负值.一次项系数为正值.也就意味着用规程定义计算的二次变形模量值偏大,e/e值偏大.3.最佳试

11、验时机需进一步探讨在石武客运专线对路基进行变形模量e检测的过程中,通过反复试验发现,路基填料含水量对检测结果有很大影响对于细粒成分较多的填料,在路基刚碾压完时所检测的变形模量ee值较低,e,e,值偏大,路基压实质量容易检测不合格.但是放置一天或若干天后再进行检测,路基的变形模量ee值就会变大,e,e,值就会变小,原来检测不合格的路基经再次检测应用技术詈却合格有可能是随着时间的推移.填料中的水分逐渐蒸发,含水量降低.填料中细颗粒中的水为强结合水形式.此时弹性水膜会变薄.颗粒表面电子应力控制作用增大,填料压实后的抗剪性能增强,从而导致变形模量ee值变大,e值变小.在项目路基实际施工过程中.笔者采取

12、了检测与施工作业同步的方法来保证路基填筑质量.一般在碾压完后4小时内检测完毕.路基压实后真实的变形模量e值应是路基填料在保持一定范围的含水量时所检测的结果.但在实际测试中如何利用有效的检测时机取得有效的变形模量e检测结果.还需要通过试验进一步确定.4.应力一沉降量曲线绘制意义不明确.判定检测数据合格与否,是通过计算曲线方程进而计算出ee,/e,并依据ee.进行合格与否的判定,并不观看曲线图.规程也未解释该曲线的意义.因此.笔者认为,绘制应力一沉降量曲线的实际意义并不是很明显5.每级荷载加载或卸载极限偏差不明确.规程明确了在加载和卸载时每级荷载的大小.却未对每级荷载偏差极限提出要求.实际检测中.

13、千斤顶的压力系靠人工调节.因此在测试过程中很容易出现加载量或卸载量的上下浮动.此时不必要为保持与预定载荷一致而人为地增减荷载量.应该将其真实数据进行记录并加以注明.否则有可能出现因土体变形不能完全恢复而会造成e检测结果的偏差.6.在试验过程中如何保持荷载不变值得探讨.规程规定每级荷载保持时间为2min.并在此时间内保持恒定.在实际试验过程中.有人理解为保持荷载2min.意味着千斤顶不能再加压.但测力传感器上的应力值却一直在变小.这样测试出来的ee值偏大.有人理解在试验过程中应随时调整千斤顶压力.以克服路基变形造成的应力损失.但是在调整过程中应力无法保持恒定(工地采用的设备测试精度为o.0001mpa).如何记录加载应力值.一直困扰着笔者.为了保证测试结果的一致性.建议规程能对应力在多大范围内波动属应力恒定和如何记录应力值作出规定7.试验测试的有效深度约为承载板直径的1.5倍.但验收标准上静态变形模量的测试频率为每90cm抽样测试一次.意味着每填高90cm有一半厚度路基强度没有检测.七,结束语变形模量试验属于静态平板荷载试验.能直接反映路基的物理和力学性能.但是每检测一次所需时间较长