K30平板载荷试验

K30平板载荷试验1、 试验目的和适用条件K30平板载荷试验是用直径为30cm的荷载板测定下沉量为1.25mm地基系数的试验方法。地基系数是指以某一下沉量除与其相对应的荷载强度所得出的值。计量单位为MPa/m。K30作为一种抗力指标，能够直观地表特征路基刚度和承载能力，物理意义明确，与传统的物理指标相比具有明显的优越性，因此，从20世纪70年代以来，K30试验被广泛应用于铁路、公路、机场等工程的地基检测。1867年，捷克工程师文克勒（E.winkler）在研究铁路路基上部结构时提出对弹性地基的假定：地基上任何点的沉降取决于作用在该点上所受的力，而与邻近的压力无关。用公式表达，即：文克勒假定适用地基压缩层为很薄的情况，即地基压缩层与受力面积尺寸相比为一个很薄的“垫层”时，计算变形才能符合实际情况。在铁路路基施工时每层摊铺厚度为30〜60cm，因此，可以近似地认为符合文克勒假定。这就是K30平板载荷试验用于路基压实质量检测的理论基础。K30平板载荷试验使用于填料最大粒径不大于载荷板直径1/4的各类土、土石混合填料及级配碎石填料。试验时，场地及环境条件等应符合以下要求：1） 对于水分挥发快的均粒砂，表面结硬壳、软化或因其它原因表层扰动的土，平板荷载仪应置于扰动带以下（下挖深度限定在荷载板直径D的范围内）。2） 对于粗、细粒均质土，宜在压实后2〜4小时内开始进行。3） 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凹凸不平，应铺设一层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。244） 雨天或风力大于6级的天气，不得进行试验。2、 试验所需主要仪器设备和器具平板载荷仪由载荷板、加荷装置、下沉量测定装置及其它辅助设备组成。1）荷载板：圆形钢板，其直径为30cm，板厚为25mm，上部应带有水准泡，以便安装时测定测试面的水平。2.加荷装置：由千斤顶、高压油管、手动液压泵组成。为了不影响检测精度，千斤顶与手动油泵应为分体式。为了准确传递压力，千斤顶油缸顶端应设置球铰，并配有加长杆件，以使与各种不同高度的反力装置相适应。手动液压泵上应有一个可调节减压阀，便于准确的分段对荷载板实施加、卸载。高压油管长度至少为2m，油软管两端应装有自动开闭阀门快速接头，以防止液压油漏出。测压表应采用0.6级精度，或用1%精度的测力计直接量测荷载，量程应是最大试验荷载的1.25倍。3） 反力装置：可利用装载的汽车或其他设备装置等以得到所需反力，其承载能力应大于最大试验荷载10kN以上。4） 下沉量测定装置：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，其长度由大于3m的支承梁和支撑座组成，为了运输方便、操作安全和稳定可靠，支承梁应由轻金属制成，可采用可伸缩管式横杆做成Y形三点支承或采用双横杆平行布局。当跨度为4m时，其截面系数应大于或等于8cm3。测表宜配置2〜4个精度为0.01mm的百分表，量称应不小于10mm，每个测表应配有可调式固定支架。5） 辅助设备：铁锹、钢板尺（长400mm）、毛刷、圬工泥刀、刮铲、水准仪、铅锤、褶尺、干燥中砂、石膏、油、遮阳挡风设备。随着技术的发展，目前已开发出专用的K30荷载板检测，采用自动化程度高的微机系统控制，机动性能良好，快速、准确，特别适应大规模快速机械化施工的需要。K30平板载荷试验仪各测试仪器，量表应定期进行计量检测和校验，以保证测试结果的准确性。3、试验要点1） 试验场地准备：对已选定的场地测试面进行整平，并用毛刷扫去松土。当处于斜坡上时，亦应将荷载板支承面做成水平面。2） 安装平板载荷仪：安装荷载板：为了保证荷载板与地面的良好接触，可铺设一薄层中砂（2〜3mm）或石膏腻子，用石膏腻子做垫层时，应在荷载板顶面上抹一层油膜，然后将荷载板安放在石膏层上转动并轻轻击打顶面。使其与地面完全接触，同时借助荷载板上水准泡或水准仪调整水平。安装反力装置：将反力装置（例如：汽车或压路机）驶入测试点，在使其承载部位正处于荷载板上方之后，加以制动。此时，反力装置的支承点（以汽车或压路机作为反力装置时系指其车轮或滚筒与地面的接触点）必须距荷载板外侧边缘1m以外。安装加载装置: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。安装下沉量测定装置：测桥支承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。当测桥呈Y型布置时，应安装3个测表，相互呈120°放置；当测桥呈双横杆平行布置时，应安装4个测表呈正方形布置，或安装2个测表呈对角线布置，不论安装几个测表，都必须与荷载板中心保持等距离，以便求取平均置，降低误差。图17.8荷载~下沉量关系曲线3） 加载试验为稳固荷载板，预先加0.01MPa荷载，约30秒种，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。以0.04MPa的增量，逐级加载。第增加一级荷载，应等该级荷载下的下沉量稳定后，读取荷载强度和下沉量读数。当1min的下沉量不大于该级荷载强度下产生的总下沉量的1%时即可认为下沉已终止。当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，试验即可告终止。4） 试验点的下挖工作：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。如遇到石块，或不太密实或含水很多或含水很少的土时，均应在试验记录中注明。5） 由试验结果，绘制如图（17.8）所示的荷载〜下沉量曲线。6） 误差校正由被测土体表面状态影响，所出现的随机误差可通过作图或K30ADTUST程序进行校正。作图法校正如图17.9所示。图17.9误差校正示意图当试验结果如图中曲线②时，曲线经座标原点，可不校正。当试验结果如图中曲线①时，应在曲线出现明显拐点的位置沿正常曲线延伸，使交于S轴于O1点，