K平板载荷试验+ppt课件

1、平平 板板 载载 荷荷 试试 验验 K30平板载荷实验一、前言一、前言 在铁路建立中，路基填方压本质量的检测方法是保证工程质量和满足工程要求的手段。多年来，在铁路工程施工中不断是采用密实度法对路基填方压本质量进展评价、检测和控制，这是由于土壤密实度很容易经过测定分量和体积来确定。但是随着高速铁路、高速公路开展对路基质量的高要求以及大量非细粒土填料的运用，仅用压实度法对路基填方压本质量进展评价、检测和控制已难以保证工程质量和满足现代化机械施工的要求。为此，在本次修订的中，特添加了基于抗力检测法的平板载荷实验方法，以下将结合科技开展成果和施工实际阅历对该实验规程的编制目的、编制依椐、编制根本内容予

2、以阐明。 二、压本质量检测方法二、压本质量检测方法1、压本质量检测方法 根据目前国内外对路堤填方压本质量采用的检测方法和手段，大致可分为三类，即：密度检测法，抗力检测法，实验工程法。 1、密度检测法 密度检测法是目前运用最为广泛的一种方法，该法是以Proctor压实理论为根底，并以现埸实测干容重 与室内击实实验求取的规范干容重或最大干容重 之比值，即压实度能否到达某一规定之值来实现。 运用该法进展压本质量的检测与评定，需求处理三个问题，即：规范干容重确实定、现场干容重的测定、压实度规范的取值。这三个问题对于均质的细粒土来说可获得比较称心的效果，但对于粗粒土来说尤其 dmaxd 是土石混合的非均

3、质填料其效果就不是那么如意。为此，各国研讨人 员 针对大粒径组粒土影响要素复杂的特点，对密实度法进展了改良，例 如： 在现场干容重的测定上，扩展了试坑的体积目前最大的试坑体积 已达1.5 ；在室内规范干容重的测定上，采取增大实验击实筒的直径 和高 度目前试筒的直径有的已采用D=0.3m等等。但是，在许多工程 的实践运用中，由于受施工进度等的限制，很难以改良的方法进展检测， 从而使得所求取的规范干容重不能真实反映实践情况。 此外，路堤填方压实目的是在于提高路基土的强度，以添加其稳定性 和抵抗变形的才干，而能直接与稳定相联络的主要是土的强度目的c内 聚力， 内摩擦角；与变形相联络的那么是弹性模量E

4、。因此，仅用 单一的密度作为压本质量的目的难以反映出路堤填方的稳定与变形特性。 从上述分析可见，采用密度检测法来评价填方压本质量不仅有其局限 性，而且难以周全地思索众多的影响要素；同时其检测所需的作业时间也 难以满足现代化机械施工的要求。3m2、抗力检测法、抗力检测法 抗力检测法是根据土体压实过程中所呈现出的力学特性，建立的检测方法。即：土体弹塑体在压实荷载的反复作用下，塑性变形增量逐渐减少，弹性模量逐渐添加，强度得以提高；当土体的弹性模量最后趋于某一值，或是塑性变形增量最后趋于零的形状时，那么可以为土体曾经压实。抗力检测法正是基于这一原理，采取一定手段，经过测定土体的弹性模量或塑性变形增量，

5、以评价填方压本质量。运用抗力法检测压实质量具有以下优点： 测定的目的直接与变形特性相联络； 荷载量大，影响范围广，反映了一定范围内压实填方的整体情况； 不破坏土体构造。 目前，以抗力法检测填方压本质量已在各国的工程施工中得到普遍地广泛运用，而且所采取的手段和方法类型繁多，平板荷载实验仅是其中一种，该实验可经过采用不同的加载荷安装和不同的测定方法，围绕应力-应变之间关系，获取用以表征土体压本质量的不同力学目的。例如：回弹模量、 值 、 值、 值、刚度等等。 但是终究哪一种方法的测试结果能以真实反映填料的整体压实情 况，还尚无定论。 2VEVdE30K3、实验工程法、实验工程法 实验工程法系根据详

6、细工程，经过在现场修筑一碾压实验段，在综合采用上述检测方法的同时，结合现场运用的固定压实机具，找出施工控制参数例如：碾压遍数、铺层填筑厚度、压实功能等，并在实践施工过程中，运用这些参数来控制压本质量。 近些年来，实验工程法已被许多工程施工单位所所普遍采用，其目的是用以获取能有效确保填方压本质量的施工工艺；特别是对于某些压实特性极其复杂的非均质填料例如：土石混合料，由于目前所采用的压本质量检测方法尚难以全面反映其实践工程的压本质量，也只能是采用实验工程法，以保证工程质量。 实验工程法存在的缺陷是：由于填料的性量变化，即使是同一种填料由于其粒级组成不同，在同样的压实功能下进展压实，也会得到不同的压

7、实效果。 三、关于三、关于 平板载荷实验编制阐明平板载荷实验编制阐明1、编制目的 地基系数 值作为路基填料压本质量的检测控制目的，自1985年大秦线援用后已在全路逐渐推行运用，并正式列入TB10414-98和。该检测方法 的优点是所测定的目的能直接与变形特性相联络，可直观地反映出压实层的强度和变形等力学特性。但是，由于对平板载荷实验除了铁基函1988164号文件中规定的“ 承载板实验安装的运用及保养阐明之外，至今还没有一致的平板载荷实验规程，因此，在实践运用中，对存在的一些问题无从一致，从而给质量评定任务呵斥一些困难。为此，根据铁道部铁建立函200036号，由铁一院主持编制的修订任务大纲中，新

8、添加 平板实验一项，以用于对路基填筑质量进展评价。30K30K30K30K2、编制根据、编制根据 本规程的编制主要是参照日本JISA1215-2019年修订版和德国DIN18134-1993年修订板，并吸收近几年的科技开展成果和施工实际阅历，同时针对在实践运用上存在问题予以修正，以便其能适宜今后施工的需求。3、编制的内容要点、编制的内容要点 3.1根本用语 K30-平板荷载实验是运用直径为30cm的荷载板经过实验求出地基反力系数，以规范值K30表示。其实验目的主要用于路基，基床填料层的压实施工及质量管理。我国自1985年援用以地基反力系数K30值作为路基填料质量的检测控制目的以来，在铁路系统均

9、以“地基系数为根本用语，并已正式列入TB10414-98和。因此，为了一致同见，此次编制中仍沿用“地基系数作为根本用语。并明确用语定义，即“地基系数：系指以某一下沉量除与其相对应的荷载强度所得出的值，以规范值k30 作为标志。当限于被测土体的粒径尺寸而需求采用直径为60cm、75cm的荷载板进展实验时，那么应加以注明。所测得的地基系数应按以下公式换算成K30值: =2.2 =2.0 所谓下沉量是指荷载板在路基、基床层面上受荷载引起的中心垂直变形尺寸。其中包含弹性变形和塑性变形两部分。30K30K60K75K3.2仪器设备和仪器检验仪器设备和仪器检验3.2.1仪器设备 鉴于目前尚能制定 平板荷载

10、实验设备规范的情况下，为了规范施工现场运用的平板荷载仪。特参照国外Controls Testing Equipment Ltd 所消费41-T121和41-T121/A平板荷载实验仪(参见图1、图2所示)，并结合执行国内现有规范论述了有关仪器设备的组成。其中根本点是： 1为了不影响检测精度，规定千斤顶与手动油泵应为分体式,采用高 压 软胶管衔接，千斤顶顶端应设置球铰，并配有不同长度的加长杆件，以便与各种不同高度的反力安装相对应。 2强调了对荷载板下沉量的丈量，应运用3只测表在距荷载板中心点相等间隔的三点上测定荷载板平面法线方向的位移。以便于求出其中心点的沉降值。这是 由于早期引进的日本平板荷载

11、实验安装上只配置两只百分表，而实践上却忽略了其运用阐明,按照日本JISA1215-2019条文说明中“4.43：用于测定下沉量的位移计，应沿荷载板的周边等分设置2-4个，假设运用2个位移计，那么应以荷载板下沉不出现偏歪为前提。参见JISA1215条文阐明30K 3规定了可用测力计直接测定加载荷载，早期日本运用的平板荷载实验安装，是将测力计压力环设置在千斤顶顶端，位于球铰座与油缸活塞杆之间。用以直接测定加载载荷，其目的是可以减少由于测定油压受油缸内摩擦阻力影响所产生的系统误差。最近国内研制的数据采集系统，亦将测力计压力传感器设置于荷载板的千斤顶底座上，用于直接测定荷载板接受的荷载。 4. 为了保

12、证测桥有足够的刚度，规定在4m时，其截面系数不得小于8 。3cm 1 荷载板 2千斤顶 3加长杆 4调理丝杆 5球铰座 6 手动液压泵 7 油压表 8 测桥 9 百分表 10仪表支架 11测桥支撑座 图1 平板荷载仪组成表示图 图2测桥布置图3.2.2仪器的检验仪器的检验 K30平板载荷实验仪在运用中应定期进展校验,以消除由于仪器本身系统液压阻力变化所引起的丈量误差。经过校验测定出实践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平板载荷实验的计算根底。仪器校验的技术条件和校验方法可参见附录E K30 平板载荷实验仪校验方法。3.3

13、、实验条件、实验条件 实验条件和要求是此次编制的重点。从广深准高速铁路，秦沈客运专线施工现场对K30值的测试情况，普遍反映存在的问题是：同一测试地点不同时间测 出的 K30 值离散性很大，反复性差，缺乏可比性。从而给质量检测评定任务呵斥很大困难。因此，为了能根据地基系数 K30 测定值客观地评价被测层的压实形状，根据铁建技字99第12号课题报告中得出的初步结论,做以下规定：参见 1、平板荷载板实验对不同填料粒径大小的运用范围，限定于被测土体的粒径尺寸不得大于荷载板直径的1/4。 2、被测土体外表形状的影响主要表如今：测试面倾斜度过大、凹凸不平、外表松散或外表结硬壳或软化。为此，在条文中规定了对

14、被测面的要求及为了保证荷载板与测试面的良好密贴接触可采用的处置方30K30K法。同时按照德国DIN181341993年规定，对于水分挥发快的均粒砂，外表结硬壳，软化，或其它缘由表层扰动的土。要求必需下挖后测试，下挖深度限定在荷载板直径D的范围内。 3、对于被测土体含水率的影响，虽然日本JIS A 1215-2019和德国DIN181341993规范中均强调了这一点，但却未有明确的规定。例如日本规范阐明中只强调应防止在路基、基床过湿或乾燥的情况下进展实验。参见JIS A 1215条文阐明为了探求K30 值与含水率之间关系，铁十七局秦沈客运专线检测中心曾在室内进展模拟实验，证明 K30 值与含水率

15、之间存在着类似于密实度与含水率之间的关系。 K30 最大值时的含水率要低于密实度的最正确含水率，而且随着含水率的添加 K30 值将急剧下降参见“路基填筑压实度、地基系数与含水率关系探求一文。图示 :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 鉴于目前对其关系尚未量化，因此，在条文中规定对于粗细粒均质土，宜在

16、填料层压实后两小时内进展实验，主要是为了防止填层碾压完成后，表层含水率的变化，而影响测试结果。对于级配砾石碎石填料，特别是砾石级配料，施工现场为了易于压实，而将其含水率调高，而且在碾压过程中，由于表层一直是松散形状，因此规定需待凉干后进行测试。这种做法是符合要求的。但至于需求凉干到什么程度才干测出该层的真实值，那么需求经过测定其含水率加以确定，还有待研讨。根据国外资料引见，土体的含水率对其强度测定有极大的影响，因此，测定时土体的含水率变化范围应是其在运用期间所能坚持的范围。 4、此次对K30平板载荷实验有效深度明确规定为400500mm，根据国内外资料阐明，实验载荷所涉及深度约为荷载板直径的1

17、.52倍，因此，在实践实验过程中应加以留意。 3.4、实验过程、实验过程 1 、对于实验终止确实定，日本、对于实验终止确实定，日本JISA-1215-2019 规定实验下沉量应达规定实验下沉量应达到到15mm为止，德国为止，德国DIN18134-1993规定当运用直径规定当运用直径762mm荷载板实验荷载板实验，下沉量应到达，下沉量应到达13mm或荷载强度到达或荷载强度到达0.2Mpa为止。我国铁路函为止。我国铁路函1988-164文，亦规定实验下沉量应到达文，亦规定实验下沉量应到达15mm为止。但实践上，地基系数是直为止。但实践上，地基系数是直接按不同领域规定的下沉量基准值接按不同领域规定的

18、下沉量基准值1.25mm进展计算。而且，正常情进展计算。而且，正常情况实验的下沉量也不能够出现所规定的值，因此，此次规定况实验的下沉量也不能够出现所规定的值，因此，此次规定“实验可以进实验可以进行至下沉量超出其领域内规定的基准值为止。这在适用上不会有任何行至下沉量超出其领域内规定的基准值为止。这在适用上不会有任何问问题。下表是日本对不同领域惯用的下沉量基准值：题。下表是日本对不同领域惯用的下沉量基准值： 2、为了便于从仪表上读取数，按照德国、为了便于从仪表上读取数，按照德国DIN18134 规定予加荷载强规定予加荷载强度为度为0.01Mpa和每级荷载强度增量为和每级荷载强度增量为0.04Mpa

19、. 公 路 铁 路 机埸跑道 大坝基础 1.25mm 1.25mm 1.25mm 5mm3.5、实验数据整理、实验数据整理1、实验结果记录和整理，只列出表21.2.5及图21.2.4例如，其中表21.2.5中荷载强度与油压表p压的关系应根据仪器校验标定得出。即 =bp压+ a 地基系数计算所运用下沉量基准值为1.25mm 2、随机 误差的校正，主要是针对由于土体外表形状的影响所出现的偶尔误差进展修正。并列举两种修正方法，其中作图法修正，需求有一定的实际阅历才干分析判别，因此，为了便于施工现场运用。最好是经过运用K30ADJUST修正程序进展修正。 3、一切的单位均一致以SI单位标志。四、压本质

20、量检测方法的开展四、压本质量检测方法的开展 路基压本质量的控制，多年来，国内外不断普遍采用以Proctor压实实际为根底的密度检测法进展检测，这是由于该法比较容易经过测定分量和体积得出，并且具有明确的物理意义。但就对路基压实根本要求的稳定与变形来说，仅用单一的密度目的难以反映出路基填方压实后的稳定与变形特性，而且对评价非均质土石填方压本质量也有其局限性。因此为了能真实地反映土体整体压实情况，保证压实填方具有较小的变形和足够抵抗变形的才干，以满足路基的运用要求。近些年来，对路基填方压本质量，根本上逐渐放弃了采用密度检测法，而是转为采用以变形控制为依椐的抗力检测法 ，例如：压实计法、贯入仪法DCP

21、、动力弯沉法FWD、平板载荷实验法等等，并在实践工程运用中获得良好效果。我国铁路自二十世纪八十年代末也引进了K30平板载荷实验法，并以地基系数K30值作为评价路基压本质量的目的。但是由于目前采用的抗力检测方法普遍存在： 1、由于受土体形状要素和加载要素的影响，所测出的各种目的 还缺乏以真实、全面地表征土体特性； 2、有限点的测试数据难以评价整个铺设层的压本质量； 3、测试手段上费时、费力，在一定程度上干扰和延误机械化施 工。 当前，由于建筑工业突出强调对工程质量和施工费用控制，从而推动了工程设计的转变；施任务业的规范化规范化；以及工程承包制、监理制的实施等。目前建筑工业正试图经过开展更准确地设

22、计和更严谨地施工方法，使其相互之间有直接的关连来满足:在提高施工质量的同时亦能降低施工费用的需求。这就意味着用于设计的构造刚度和资料模量参数也必需是用来评价施工质量。这种根本而普遍地转变，也正是各国目前所关注的焦点。例如：在美国新开展的AASTHTO2019路面设计规范中不仅规定在设计中运用模量参数，而且竭力引荐运用模量参数来评价施工质量。但是，假设对现行的施工规范和所需测试方法不能加以开展要实现这一转变是很困难的，不仅测试速度慢、复杂，并且会延误和干扰施工。 由此可见，如何针对各种土体的详细特性，在基于抗力思绪上，寻求新的快速、简便、可量化的检测手段，以实现这种转变，将是今后路基填方压本质量

23、检测方法的开展趋势。 为了便于了解当前国外在路基填方压本质量检测方法的最新开展，以下将着重引见其中最具有代表性的压实计法、土体刚度/模量仪法。 1、压实计法 压实计法早在二十世纪七十年代就开场研制最早系由瑞DYNAPAC 公司进展在研制，该法是把压路机本身作为检测仪器，即经过安装在 滚轮上的压实计丈量滚轮与被压实土体的动力关系，以土体的变形或模 量之比作为压实值，并以该压实值的大小作为压本质量的检测目的。压 实计法的出现曾经引起各国施工单位的极大兴趣，早在二十世纪八十年 代，我国的公路、水电、铁路部门就曾引进该种压路机进展实验和研 究。该法的优点是：测试简便快速；施工中能以对填方压本质量实施过

24、 程控制；可以抑制以点带面的粗糙性。压实计法的缺陷是：由于测定的 压实值受土体形状粒径分布、含水形状和压实机具功能的双重影 响，难以直接建立起压实值与土体性能之间的关系，并且能够由于填方 压实区埸地的不平整还会引起丈量值的失真。因此，将该法运用于填方压本质量检测，还存在一定间隔。 2、土体刚度/模量仪法 2019年美国在FHWAFederal Highway Administration联邦公路管理局的建议下，将美国国防用于探测非金属地雷的军用探测技术引入建筑行业，运用于对路基、基层填料层的压本质量进展评价。组织结合开发了一种便携式土体刚度仪分量10kg，一人操作，它是基于弹性波技术的一种无核

25、源快速检测仪器，可以在75秒钟完成土体刚度和模量检测，并经过含水量的检测，可测算压实土的密实度。这种仪器一经消费得到普遍注重。美国已有20多个州对这种仪器进展了运用研讨，同时也进展了与CBRFWD压实度与刚度仪的对比实验研讨，目前土体刚度实验已列为美国ASTM D 6758实验规范。并在美国各洲已得到广泛运用，不仅可替代CBR和密实度丈量，而又可用于确认设计模型；开展规范，以及用于评价稳定层填料、冷热沥青混合料的铺装和施工过程控制等等。 l研制目的：研制目的：GEOGAUGE提供的丈量方法将可满足建筑提供的丈量方法将可满足建筑工业长期寻求高质量、低本钱的需求，其目的在于提高工业长期寻求高质量、

26、低本钱的需求，其目的在于提高设计和施工的精度；添加设计与施工之间的有机衔接。设计和施工的精度；添加设计与施工之间的有机衔接。l 最为有效的胜利途径：即建立以构造刚度和资料最为有效的胜利途径：即建立以构造刚度和资料模量作为设计与施工的技术参数目的。虽然这一转变要模量作为设计与施工的技术参数目的。虽然这一转变要求目前还没有明显地表达，但其开展的趋势将是必然的。求目前还没有明显地表达，但其开展的趋势将是必然的。l提高设计和施工的精度主要表达在：提高设计和施工的精度主要表达在：l 1、以力学实验设计取代阅历实验设计；、以力学实验设计取代阅历实验设计；l 2、在规范中以性能取代方法；、在规范中以性能取代

27、方法；l 3、在施工中以过程控制取代检验。即以最小的效、在施工中以过程控制取代检验。即以最小的效应取应取 得最正确的压得最正确的压l 实效果；从构造的均匀性上获得较长的运用寿实效果；从构造的均匀性上获得较长的运用寿命。命。l添加设计与施工之间的有机衔接主要表达在：添加设计与施工之间的有机衔接主要表达在：l 1、设计参数用于施工检测；、设计参数用于施工检测；l 2、以测定填料层原位刚度或资料模量替代密实度。、以测定填料层原位刚度或资料模量替代密实度。土体刚度土体刚度/模量仪的任务原理如以下图所示：模量仪的任务原理如以下图所示： 1.,刚性环形底座 2.刚性园套筒 3. 柔性压板 4.电动力震动器

28、5.上部速度传感器 6.下部速度传感器 7.外壳体 8. 隔振垫9.电子组件 10.显示支配盘 11.电源土体刚度土体刚度/模量丈量仪任务原理模量丈量仪任务原理 由振动器施加于地面层的力，可经过测定柔性板的横切位移差予以确定。即： 式中： 由振动器施加于地面层的力 柔性板的刚度 柔性板处的位移 刚性底座处的位移 在任务频率作用下，输入地面层的阻抗主要受其土体刚度控制 即： 式中： 地面层土体刚度 由此，可得出地面层土体刚度，即： 式中： n =丈量频率数 刚性底座的速度 柔性板的速度 这种动态处置方法无需运用静止基准点来确定地面层的位移，而且能精确地测出微小的位移。 此外，该仪器还设定了以下条件： 1、不延续有效丈量频率数为25，频率值为100Hz至200Hz即：高于常用建筑设备的任务频率和低于地面层不受刚度控制的频率。 2、每次丈量时间小于1.5分钟(实测时间为75秒)。 3、丈量深度为底座外径的两倍。 4、仪器静重对地面层的作用力为27.8kpa。 5、丈量精度为0.00127mm。l 所谓 刚度Stiffness 是指作用在变形弹性体上的力与它引起的位移之比。用于表征构造物的力学、工程性能。通常可定义为“构造