动态平板载荷试验

动态平板载荷试验第1页/共39页前言所以可以说，路基的施工质量关系到整个工程的质量、进度和行车安全，科学、合理的试验检测方法则是保证路基施工质量的重要措施。在路基工程施工中，土体压实是一个最基本的问题，但仅仅用压实度指标来检测和判断压实质量有其局限性。相同压实度的土体其力学性能可能会有较大的差异。第2页/共39页因此，在检测压实度的基础上，还应将强度及变形指标作为反映路基承载力的标准，即抗力检测法是国内外路基施工质量检测技术的发展方向。路基的承载力在决定线路的平顺与稳定，保证列车能快速、安全运行及路基的耐用性能上起着重要作用。因为列车在运行时，冲击力引起的路基变形是由路基的强度所决定。前言第3页/共39页前言传统的强度及变形参数指标是通过静态平板载荷试验测得的，即检测地基系数K30指标。而路基实际承受的荷载不仅有静荷载，还有列车运行时对路基产生的动荷载。特别是随着列车提速和高速铁路的出现，动荷载产生的冲击力对路基的影响更为明显，也就是说，路基的稳定和变形问题主要是由于动荷载引起的。第4页/共39页前言所以，采用模拟列车运行时产生的动应力及动应变指标作为路基的填筑质量检测标准将更科学合理、更符合实际情况。第5页/共39页二.动态变形模量测试的原理动态变形模量测试（也称动态平板载荷试验），是高速铁路路基施工质量检测的一种新方法。指土体在一定大小的竖向冲击力Fs和冲击时间ts作用下抵抗变形能力的参数。该仪器是采用一定质量的落锤，以一定高度自由落下，模拟列车高速运行时对路基面产生的动荷载效应冲击路基面，在冲击能相同的条件下，测试路基面的垂直变形值，以此计算路基动态变形模量Evd值。第6页/共39页动态变形模量测试的原理与动力触探法检测路基的承载力相比，它们的相似之处是：它们都是采用一定质量的落锤，以一定高度自由下落冲击路基面；但两者的检测原理和检测方法完全不同。动力触探设备简单，操作方便，检测速度快，但影响测试结果的因素较多，如：探杆侧壁摩擦阻力的影响、地下水的影响、探杆的连结刚度等，是一种较为粗略的定性方法。第7页/共39页动态变形模量测试的原理而动态变形模量的检测方法是采用电子技术获得路基填筑质量信息和数据的一种先进检测方法，可直接测得路基在动荷载作用下所发生的力和变形的参数，即动态变形模量Evd值。第8页/共39页动态变形模量测试的原理动态变形模量测试仪由落锤仪和沉陷测定仪组成。落锤仪主要包括：脱钩装置、落锤、导向杆、阻尼装置和承载板等。沉陷测定仪主要包括：测振传感器、放大器、数据处理器、打印机和电源等部分。第9页/共39页第10页/共39页动态变形模量测试的原理动态变形模量的检测方法是采用一定质量的落锤，从一定高度自由落下，通过阻尼装置、承力罩、承载板，对路基面产生瞬间冲击，使路基面产生沉陷，这种沉陷变形反映了路基土的抗力性能。从理论上讲，路基碾压越密实，沉陷值越小，路基的动态变形模量Evd值越高；反之路基的Evd值越低。第11页/共39页动态变形模量测试的原理根据平板压力公式，动态变形模量：

Evd=1﹒5×r×σ/S(MPa)其中：1.5—承载板形状影响系数

σ--路基面最大动应力（MPa）

S—承载板的沉陷值(mm)r--承载板的半径,150mm第12页/共39页动态变形模量测试的原理落锤质量一定时，冲击力（动应力）由落锤的落高和阻尼装置控制，它的大小及延时时间要符合列车高速运行时对路基产生的冲击力，《京沪高速铁路线桥隧站设计暂规》中规定，路基面最大设计动应力为0.1Mpa，该值被认为是列车高速运行时对路基面所产生的实际动应力。第13页/共39页三、动态平板载荷试验操作方法1.试验前的准备平整测试面放置荷载板加载装置在荷载板上就位用测量电缆将沉陷测定仪与荷载板连接松开搬运锁第14页/共39页2.试验步骤打开沉陷测定仪电源使导向杆保持垂直进行三次预冲击连续三次冲击测试显示三次测试的沉陷值S1、S2、S3显示三次平均沉陷值Sm和动态变形模量值Evd储存并打印测试结果第15页/共39页第16页/共39页四.主要技术指标

1．适用及测试范围：符合现行规范的各类路基土及基床填料。（1）适用的土壤种类范围与K30平板载荷仪相同，即可用于不大于荷载板直径1/4的各类土和土石混合填料。（2）测试范围：10MPa＜Evd＜225MPa（3）测试影响深度：0～500mm第17页/共39页主要技术指标2.加载装置（1）加载装置重：15kg，其中落锤重：10kg（2）最大冲击力：7.07kN（3）冲击力持续时间：18±2ms3.载荷板重量：15kg，直径：300mm，厚度：20mm4.沉陷测定仪（1）沉陷测试范围：0.10mm～2.00±0.04mm（2）重量：5kg第18页/共39页五.动态变形模量测试仪的主要特点体积小、重量轻、便于携带安装及拆卸方便、操作简便自动化程度高、测试速度快，检测一点只需三分钟性能稳定、测试精度高检测费用低适应范围广环保型，无核辐射、废气等污染动载测试符合土体实际受力状况第19页/共39页六.动态变形模量仪与K30对比试验情况DBM型动态变形模量测试仪于1999~2003年分别在秦沈客运专线、新长线、宁启线、京沪等高速铁路路基试验段工程中试用，完成了细粒土、粗粒土、碎石土和级配碎石等四类土共800多组动态变形模量Evd与地基系数K30值的相关性对比试验。根据对比试验实测数据分析，动态变形模量Evd值与K30值之间有较好的相关关系。路基土体越均质，相关性就越强，反之就弱。第20页/共39页动态变形模量仪与K30对比试验情况细粒土：K30=3.45Evd＋0.1

粗粒土：K30=3.33Evd＋6.1碎石土：K30=3.10Evd＋14.3级配碎石：K30=3.49Evd＋14.4

单位：K30——MPa/mEvd

——MPa第21页/共39页现场检测第22页/共39页现场检测第23页/共39页现场检测第24页/共39页国内动态变形模量测试仪发展情况第25页/共39页八、国外动态变形模量测试仪德国HMP公司LFG型动态变形模量测试仪第26页/共39页国外动态变形模量测试仪德国ZORN公司ZFG型动态变形模量测试仪第27页/共39页荷载装置:总重量:

15kg夯击重量:

10kg最大冲击荷载(校准):7,07kN (100kN/m²)冲击时间:18ms加载板:直径 30cm重量 15kg加载板的厚度20mmEvd的测量范围:15-70MN/m²

(1–125MN/m²)ε变形范围:0.14–0.66%

(0.08-2%)国外动态变形模量测试仪第28页/共39页十、动态变形模量测试仪标定《铁路工程土工试验规程》（TB10102-2004）中明确规定：动态变形模量测试仪必须每年标定一次。铁道第五勘察设计院2004年完成了国家科学技术部项目——《地基承载力技术标准建设与地基承载力动态检测系统研制开发》（项目编号：JG-2002-28），是国内唯一一家完成对动态变形模量测试仪标定设备研制的单位。第29页/共39页第30页/共39页

压实标准有碴轨道无碴轨道基床以下路堤改良土基床底层改良土基床表层级配碎石基床以下路堤改良土基床底层改良土基床表层级配碎石地基系数K30（MPa/m）≥90≥110≥190≥90≥110≥190变形模量Ev2（MPa）///≥45≥60≥120动态变形模量Evd（MPa）/≥40≥55/≥35≥50压实系数K重型≥0.90≥0.95/≥0.92≥0.95/孔隙率n%//＜18//＜18路堤填筑检测标准第31页/共39页

压实标准堤堑过渡段桥路过渡段涵路过渡段基床表层掺5%水泥级配碎石基床表层以下改良土基床表层掺5%水泥级配碎石基床以下路堤掺3%~5%水泥级配碎石基床表层掺5%水泥级配碎石基床以下路堤掺3%~5%水泥级配碎石地基系数K30（MPa/m）≥190≥110≥190≥150≥190≥150变形模量Ev2（MPa）≥120≥60≥120≥80≥120≥80动态变形模量Evd（MPa）≥50≥35≥50≥50≥50≥50压实系数K重型//////孔隙率n%＜18＜28＜18＜28＜18＜28过渡段填筑检测标准第32页/共39页十、结束语

希望各位同行在客运专线建设中多积累经验，为我国的客运专线建设多作贡献！

第33页/共39页冲击碾压第34页/共39页