铁路工程路基土工试验与检测技术专题讲座

xx铁路试验检测工程师培训班

路基土工试验与检测技术专题讲座

主讲人∶xx

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xx铁路试验检测工程师培训班

路基土工试验与检测技术专题讲座

主讲人∶xx

主要内容一、铁路路基的技术特点二、铁路路基的填料分类与分组三、铁路路基的压实质量控制技术与检测方法一、铁路路基的技术特点

桥梁路基隧道轨道结构地基路基结构的最大特点：土既是结构地基，又是结构材料结构地基结构材料结构地基结构介质土路堤地基路堤填料隧道隧道介质隧道地基隧道介质桥梁地基铁路路基的技术特点

1）构成路基的工程材料是天然松散的岩土材料（岩石风化的产物、量大、低廉、…）2）结构强度低、变形大、对自然环境因素（水、温）的变化敏感（填料选择、压实、防排水、…）3）建造成本低、舒适、耐久、环保、低碳、…

高速铁路路基的技术特点

1）对基床表层进行强化处理的基床多层结构体系是高速铁路路基的基本构造型式

——由单一土材料结构层向多功能强化材料结构层发展

——由单层结构向双层、多层结构发展

——不同功能结构层合理组合保证基床的长期性能稳定发挥（承载、排水、封闭等）高速铁路路基的技术特点

0.3普速铁路160～120km/h0.9310kg/cm32~2.10.15~0.2高速铁路路基的技术特点

0.6m1.9m级配碎石或砂砾石A、B组填料及改良土A、B、C组填料及改良土200km/h客货共线有砟轨道高速铁路250~300km/h客运专线有砟轨轨道高速铁路0.7m2.3m级配碎石A、B组填料及改良土土A、B、C组填料及改良土土底300~350km/h客运专线无砟轨轨道高速铁路0.4m2.3m级配碎石A、B组填料及改良土土A、B、C组（粗）填料及及改良土底德国铁路300km/h高速客运专线无无碴轨道路堤堤结构设计横断断面图Ril836.0501高速铁路路基的的技术特点2）变形控制是轨轨下系统(路基)设计的技术关键键—结构设计由强度度控制向变形控控制转变—变形控制事关工工程成败，是核核心问题，也是最难的的问题—变形问题的重重要性随着行行车速度的提高而被放大大了Recorddevitessedu29mars1955:331km/h高速铁路路基基的技术特点点3）路基是列车车—线路大系统的的重要组成部部分，并发挥挥着重要作用用——轨下系统的变变形（垂向））将集中反映映在轨面上——轨下系统的变变形是车辆系系统（车体、、构架、轮对对）和线路系系统（钢轨、、枕木、道碴碴、路基基床床）相互作用用的结果——理想路基基床床：变形小保证轨轨道几何型位位弹性大降低系系统动力作用用二、铁路路基基的填料分类类与分组路基结构路基填料路基压实填料选择分类分组设计技术施工技术土工试验压实检测二、铁路路基基的填料分类类与分组2.1路基填料的分分类与分组现现状2.2完善路基填料料分类与分组组的建议2.3关于粗颗粒土土粒径级配标标准的讨论2.1分类与分组现现状为什么要进行行土的工程分分类土在工程建设设中的作用：建筑物地基基，构筑物填填料。前者是是保持天然结结构状态的土土，后者是经经由人工扰动动或配制的土土。对不同工程用用途的土，选选取影响显著著的指标，按按其差异划分分成类或组，，给予合适的的定名，可从从土类和土名名中初步了解解其主要的工工程特性。当用作地基土土时，可结合其它它指标确定地地基土的承载载力，初步估估计建筑物的的沉降；当用于路基填填料时，可初步评估估填料的压实实强度、透水水性和稳定性性，合理地选选择施工方案案。2.1分类与分组现现状由于历史和专专业的原因，，我国铁路系系统长期存在在两种“土的工程分类类”，即：——铁路路基设计计规范中的“填料分类”——铁路工程地质质技术规范中中的“岩土分类”两种分类方法法服务于不同同的工程目的的，针对的是是两种不同状状态的土。2.1分类与分组现现状“铁路工程岩土土分类”的服务对象主主要是自然界界中保持天然然结构状态的的地基土，它它的土性决定定于土的地质质成因、矿物物成分、粒径径组成和水的的含量，将它它们按一定的的规律划分成成类或组，其其主要目的是是确定地基土土的承载力，，初步估算构构筑物的沉降降，如：①用孔隙比和和含水量等指指标确定地基基承载力；②用含水量确确定淤泥质土土地基承载力力；③进行相关原原位试验确定定地基承载力力。2.1分类与分组现现状“铁路路基工程程填料分类”是针对天然结结构已被破坏坏的扰动土，，将其按粒径径组成、按细细粒含量和级级配情况等划划分成类和组组，用以估算算填料压实后后的强度、可可压实性和渗渗透性、冻胀胀性等。2.1分类与分组现现状在土的粒组划划分标准方面面两种分类方法法在粒粒径划划分和名称方方面基本一致致，只是在碎碎石和砾石的的粒组界限不不同，如表2-1所列。一般认为，碎碎石的粒径从从200mm到20mm范围太大，按按200mm到60mm划分更合理，，也与国内外外大多数相关关规范的粒组组划分标准一一致，如表2-4所列。2.1分类与分组现现状在土的工程分分类标准方面面《铁路工程岩土分类类标准》是将试样按粒组由由大至小进行重量量累积，当累积到到某一粒组、其重重量超过总重量的的50%或自定的某一界限限时，就以该粒组组定名，即所谓的的“粒径累积法”。进行重量累积定名名后，将土按2mm、0.075mm界限分成碎石类土土、砂类土和黏性性土三大类。砂类土和黏性土之之间的过渡部分则则定为粉质土。碎石类土按粒径大大小和形状细分成成6种，砂类土按粒径径大小细分为5种，黏性土按塑性性指数IP分为2种，如表2-2和表2-3所列。2.1分类与分组现状用“粒径累积法”进行土的工程分类类，简单易行，但但分类指标单一，，不能很好地反映映土性。对粗粒土分类时,只按大于某一重量量的粒组大小定名名，不能考虑土中中其它粒径成分。。对于细粒土来说，，只用塑性指数单2.1分类与分组现状在土的工程分类标标准方面《铁路路基设计规范范》的分类依据是除考考虑土中的颗粒粒粒径大小和塑性指指标外，在粗粒土土定名时考虑了土土中的细颗粒含量量和粗颗粒级配等等情况，在给细粒粒土定名时考虑了了土中粗颗粒含量量和细颗粒塑性指指标，如表2-5和表2-6所列。这样分类后能较清清楚地了解每一种种土的颗粒组成和和土性，并对土的的抗剪性、压缩性性、可压实性、渗渗透性、抗冻性等等进行初步评价，，有利于对路基填填料的正确选用。。2.1分类与分组现状总总结《铁路工程岩土分类类标准》的分类依据：——所有土均按一级单单指标分类《铁路路基设计规范范》的分类依据：——粗粒土按二级3指标分类——细粒土按二级2指标分类2.1分类与分组现状“填料分类”定名后，即可根据据填料的工程性质质和适用性进行“填料分组”。以填料的剪切强度度、可压实性、压压缩性、对气候环环境的敏感性等为为依据，将填料分分为A、B、C、D、E共五组。A组——优质填料B组——良好填料C组——一般填料D组——不宜使用的差质填填料E组——严禁使用的劣质填填料2.1分类与分组现状A、B组填料多为强度较较高、压缩性较小小的块石、碎石、、砾石、砂土和粗粗粒混合土等。级配好、颗粒硬、、不易风化强度较较高的软块石、＜＜15%含泥量为A组填料；级配不好、不易风风化强度较低的软软块石、15～30%含泥量为B组填料；含泥量＞30%后为C组填料；易风华的软块石为为C组填料；风华的软块石为D组填料。细粒土由于强度较较低、压缩变形较较大，均被归为C组和D组填料。ωL＜40%时的黏土和粉土为为C组填料；ωL≥40%的黏土和粉土为D组填料。有机土为E组填料。2.1分类与分组现状粗粒混合土中的细细粒含量对填料性性质有影响，采用用5%、15%、30%划分。细粒含量＜5%，混合土受水的影影响小，没有冻胀胀性，可作为渗水水材料使用。细粒含量在5～15%，在混合土中它已已填充了部分粗颗颗粒的空隙，使混混合土的透水性、、压实性有所改变变。细粒含量在15～30%，混合土的性质受受细粒含量的影响响较大。细粒含量＞30%时，混合土的性质质基本受细粒土控控制。2.1分类与分组现状与《铁路工程岩土分类类标准》比较，尽管《铁路路基设计规范范》的分类标准对传统统的“粒径累积法”进行了部分修改，，但仍存在下列问问题：①没有考虑填料中中粗细颗粒填充物物的成分。粗粒混合土中的细细粒成分对填料性性质的影响较大。。如果细粒成分是是粉性土，这类填填料的强度、抗变变形、可压实性和和水稳定性等工程程性质比含黏性土土时要好。同样，，细粒混合土中的的粗粒成分对填料料性质的影响也较较大。如果粗粒成成分是未风化、不不易风化、易风化化、风化的软硬块块石或漂石，这类类填料的工程性质质差异巨大。2.1分类与分组现状②没有考虑填料中相相邻粒组的含量。。在给巨粒土定名时时，未考虑相邻粗粗粒组的含量（≤≤60mm的土中，大于0.075mm的土所占比例）的的影响；同样，在在给粗粒土定名时时，未考虑相邻巨巨粒含量（＞60mm的土占全土的比例例）和细粒含量（（≤60mm的土中，小于0.075mm的土所占比例）的的影响。当然，在在给细粒土定名时时，也未考虑相邻邻粗粒含量的影响响。2.1分类与分组现状③同组填料的工程性性质差异性未得到到验证。路基填料分组中，，将颗粒大小、细细粒成分等差异极极大的的土放在了了一组。如在A、B组填料中，从硬块块石、不易风化的的软块石到级配良良好的中粗砂共有有十几种，它们在在试验的可击实性性、施工的可控制制性、碾压的均匀匀性等方面相差很很大；同样，在C、D组填料中，将易风风化、风化的软块块石和细粒含量较较大成分不同的粗粗细粒土放在一起起，也会存在水稳稳定性、耐久性和和可靠性显著不同同的结果。因此，，当用同一组填料料填筑路基时，可可能会产生不同的的工程效果。2.1分类与分组现状现行的路基填料分分类和分组标准有有进行修改完善的的必要。修改完善善的最好途径是采采用国内外大多数数相关规范的分类类标准，即“统一分类”体系进行填料分类类定名分组，这样样才能较合理地控控制土性，同时也也可向国内外土的的工程分类总趋势势靠拢，便于技术术交流。另一方面，路基填填料分类和压实标标准的研究，尤其其是高速铁路路基基的设计标准，许许多国家已有相对对成功成熟的工程程应用经验，分类类标准统一后，可可借鉴各国的先进进技术，开阔我们们的思路，又好又又快地建设我国的的高速铁路。2.2分类与分组完善建建议土的工程分类的“统一分类法”，实际上是一种综综合的多层次分类类方法，其技术思思想和理论框架最最早由美国提出。。主要特点是将土的的粒组和搭配情况况划分得较细，首首先考虑了粒组的的主要成分，然后后再用颗粒级配、、细粒含量和塑性性指标、颗粒成分分和相邻粒组含量量等参数对土性进进行更深入的描述述，并将其清晰地地反映在定名里，，用明确的标准符符号表达出来。目前，“统一分类法”被普遍认为是一种种较为完善的分类类方法，也是世界界各国和国内大多多数行业普遍采用用的分类方法，如如表2-7所列。2.2分类与分组完善建建议技术路线：1.粒组划分(三组两种)2.分级定名（三级五五因素）3.考虑相邻粒组含量量和细粒成分2.2分类与分组组完善建议议1.粒组划分按粒组范围围将土分为为三组，即即粒径大于于60mm为巨粒组，，60～0.075mm为粗粒组，，粒径小于于0.075mm的为细粒组组，粗粒组组与细粒组组合称为小小颗粒组，，如表2-8所列。当巨粒组土土重量超过过土总重量量的50%时称巨粒土土，在60mm以下的土中中，当粗粒粒组超过土土总重量的的50%时称粗粒土土，否则为为细粒土。。2.2分类与分组组完善建议议2.分级定名将土进行三三级定名。。第一级以土土的主成分分定名，第第二级以土土的主成分分级配和细细粒含量加加以描述，，第三级以以细粒成分分和相邻粒粒组含量描描述。细粒土的第第二级用塑塑性图定名名，第三级级考虑粗粒粒土的含量量和成分。。2.2分类与分组组完善建议议3.考虑相邻粒粒组含量的的划分给巨粒土定定名时，需需考虑粗粒粒组的含量量（指≤60mm土中砾和砂砂的土重量量占土总重重量的比例例），其标标准为：当粗粒组少少于土全重重量的25%时，定名时时不予考虑虑；当粗粒组为为土全重量量的25%～50%时，定名为为含砾（砂砂）的。2.2分类与分组组完善建议议3.考虑相邻粒粒组含量的的划分给粗粒土定定名时，需需同时考虑虑巨粒含量量和细粒含含量（细粒粒含量指在在≤60mm的土中，小小于0.075mm的土所占比比例）。巨粒含量的的标准为：：当巨粒含含量少于土土全重量的的25%时，定名时时不予考虑虑；当巨粒粒含量为土土全重量的的25%～50%时，定名为为含石的。。细粒含量的的标准为：：当细粒含含量≤5%，定名时不不予考虑；；当细粒含含量5%～15%时，定名时时为微含土土（粉土或或黏土）的的；当细粒粒含量为15%～30%时，定名时时为含土质质（粉土或或黏土）的的；当细粒粒含量为30%～50%时，定名时时为土质（（粉土或黏黏土）的。。2.2分类与分组组完善建议议3.考虑相邻粒粒组含量的的划分给细粒土定定名时，需需考虑粗粒粒含量（粗粗粒含量指指在≤60mm的土中，大大于0.075mm的土所占比比例）。粗粒含量的的标准为：：当粗粒含含量≤25%时，定名时时不予考虑虑；当粗粒粒含量为25%～50%时，定名时时为含砾（（或砂）的的。2.3粗粒土级配配标准的讨讨论粗颗粒土的的粒径级配配是控制土土性的主要要指标之一一。土的级级配状况是是根据土的的粒径级配配曲线，确确定不均匀匀系数Cu和曲率系数数Cc进行鉴别的的。2.3粗粒土级配配标准的讨讨论我国的标准准为，当Cu≥5，Cc=1～3时，属良好好级配，此此时，土中中细颗粒可可充填粗颗颗粒间的孔孔隙，使土土密实。当当Cu＜5或者Cc≠1～3时，表示土土粒级配范范围窄或级级配曲线不不连续，呈呈台阶状，，此时，压压实不能密密实，土中中孔隙大，，属于不良良级配。该标准与世世界多数国国家的土的的粒径级配配标准基本本一致，只只有日本的的标准比较较特别，如如表2-13所列。2.3粗粒土级配配标准的讨讨论在实际的工工程活动中中发现，即即使是满足足规范要求求的基床表表层和过渡渡段用的级级配碎石和和级配砂砾砾石，其曲曲率系数Cc≠1～3的情况也存存在，如表表2-14所列。同样的情况况在一些高高速铁路(试验段)的A、B组填料（经经过2～3次粉碎，最最大粒径为为100、80、60mm三种）级配配评价中也也有出现。。2.3粗粒土级配配标准的讨讨论对于宽级配配范围的砾砾碎石类土土，采用不不均匀系数数Cu≥5、曲率系数数Cc=1～3的组合控控制标准准不一定定最合理理，可能能会将一一部分级级配良好好的填料料误判为为级配不不良的填填料。主主要表现现在不均均匀系数数Cu≥5数值偏低低，曲率率系数Cc=1～3范围偏窄窄。日本采用用的Cu≥10、1≤Cc≤Cu（或））的粒径径级配标标准可能能更适应应评价级级配碎石石和级配配砂砾石石类土的的粒径级级配，值值得作进进一步的的研究和和试验验验证。2.3粗粒土级级配标准准的讨论论德国铁路路将填料料的级配配分为三三种情况况Cu≥6、1≤Cc≤3的为级配配良好（（GW、SW）Cu≥6、3＜Cc＜1的为不连连续级配配（GI、SI）Cu＜6的为级配配不良（（GE、SE）在填料应应用时，，不连续续级配填填料（GI、SI）与级配配良好填填料（GW、SW）使用无无差异三、铁路路路基的的压实质质量控制制技术与与检测方方法3.1铁路路基基压实与与压实标标准发展展在路基的的填筑过过程中，，路基的的压实度度与路基基土工结结构的承承载能力力、抗变变形能力力、对气气候环境境的适应应能力等等性能密密切相关关，因此此，为了了提高路路基土工工结构的的使用性性能和长长期稳定定性，均均须对其其的碾压压密度进进行有效效控制。。此外，路路基土工工结构的的密实程程度还与与线路上上部结构构的使用用寿命或或维修工工作量之之间存在在所谓的的“指数”关系，使使得对路路基的压压实及压压实标准准问题更更加关注注。3.1铁路路基基压实与与压实标标准发展展控制路基基填土的的压实质质量，传传统的方方法是所所谓的“密度检测测法”。采用标标准击实实试验来来确定细细粒土的的最大干干容重γd和最佳含含水量wopt，或采用用相对密密度试验验来确定定粗粒土土的最大大孔隙比比emax（最小干干容重ρmin）和最小小孔隙比比emin（最大干干容重ρmax），然后后再以细细粒土的的压实系系数K和粗粒土土的相对对密度Dr作为路基基设计及及施工控控制的填填土压实实质量指指标。3.1铁路路基基压实与与压实标标准发展展自二十世世纪70年代以来来，一些些经济发发达和技技术先进进国家，，为了更更有效地地对高稳稳定性要要求路基基的压实实质量进进行控制制，开始始了采用用强度和和变形指指标作为为路基填填土质量量的控制制参数，，即所谓谓的“抗力检测测法”。其中，，美国采采用的CBR标准、德德国和法法国等欧欧洲国家家采用的的静态变变形模量量EV2（含EV1）标准、、日本采采用的地地基系数数K30标准等最最具代表表。3.1铁路路基基压实与与压实标标准发展展由于K30和EV2等试验标标准具有有设备笨笨重、操操作复杂杂、耗时时费力、、成本偏偏高等缺缺陷，不不能较好好地实现现快速、、简便、、高效的的技术追追求。另一方面面，K30、EV2都是采用用直径30cm的平板载载荷试验验仪，通通过施加加静压测测得。并并不能较较好反映映列车在在高速运运行条件件下所产产生的动动应力对对路基的的真实作作用状况况。3.1铁路路基基压实与与压实标标准发展展为了解决决K30和EV2等检测指指标存在在的问题题，自80年代开始始，欧美美日等国国开发研研制了平平板载荷荷动态变变形模量量Evd和动态地地基系数数KFWD标准，即即所谓的的“落锤检测测法”。在K、K30、EV2等基础上上，增加加反映车车辆荷载载作用特特点的Evd标准或KFWD标准，将将使路基基的压实实标准更更全面和和符合实实际，已已成为高高速铁路路路基压压实质量量控制标标准的发发展方向向。3.1铁路路基基压实与与压实标标准发展展由于铁路路轨道是是一种工工作期间间可进行行大规模模修整的的结构物物，其结结构也比比较松散散，适应应变形的的能力较较强，因因此，我我国铁路路路基的的压实在在很长一一段时间间一直采采用“自然沉落落”法施工。。从50年代开始始，铁路路路基的的压实逐逐步在推推进“压密沉落落”法施工，，至70～80年代，开开始针对对不同类类型的填填料，分分别采用用Ks和Dr单指标来来控制施施工碾压压质量，，对碎卵卵砾石土土则采用用现场鉴鉴定的定定性方法法。3.1铁路路基基压实与与压实标标准发展展1984年制定的的《大秦重载载铁路路路基设计计原则与与标准》中，对路路基的压压实在原原有标准准的基础础上，首首次针对对不同的的填料类类型增加加了地基基系数K30的标准。。目前的普通铁路路路基规规范采用了K、Dr、K30、n等多指标标来控制制路基压压实质量量，实现现了细粒粒土用K和K30、砂类土土用Dr和K30、砾碎块块石类土土采用K30和n双指标控控制的技技术标准准。3.1铁路路基基压实与与压实标标准发展展1998～2003年间，京京沪、秦秦沈及200km/h客货共线线铁路路路基压实实标准采采用了细细粒土用用K和K30、粗粒土土（含级级配碎石石和碎石石土）用用n和K30的双指标控制制。2004年以来，客运运专线有碴轨轨道路基压实实标准增加了了动态变形模模量Evd的指标，即：：在基床部分分，细粒土用用K、K30、Evd，粗粒土（含含级配碎石和和碎石土）用用n、K30、Evd等三指标进行行控制。基床床以下路堤仍仍采用双指标标控制。3.1铁路路基压实实与压实标准准发展无碴轨道的设设计，基于消消化引进国外外先进技术的的原则，路基基压实标准又又增加了变形形模量Ev2的指标，即：：在基床部分分，细粒土用用K、K30、Evd、Ev2，粗粒土（含含级配碎石和和碎石土）用用n、K30、Evd、Ev2等四指标进行行控制。基床床以下路堤，，细粒土用K、K30、Ev2，粗粒土（含含级配碎石和和碎石土）用用n、K30、Ev2等三指标控制制。3.1铁路路基压实实与压实标准准发展近二十几年，，尤其是近十十年来我国铁铁路路基压实实与压实标准准发展变化有有以下主要技技术特点：1）在检测指标标方面，由单指标控控制向多指标标（双指标、、三指标、四四指标）控制制变化，由单单一的压密检检测指标向同同时检测压密密、抗力指标标发展，由静静态指标检测测向同时检测测静动态指标标发展。（K或n、K30、Evd、Ev2）3.1铁路路基压实实与压实标准准发展2）在压实标准准方面，压实系数由由轻型击实试试验标准向重重型击实试验验标准变化，，压实质量检检测值由低标标准向高标准准变化，压实实标准随线路路等级而逐渐渐提高，地基基系数K30控制值随填料料类型变化，，碎砾石土的的检测由现场场鉴定法的定定性检测变为为抗力检测法法的定量检测测。（对块石类土仍仍采用现场鉴鉴定法的定性性检测）3.1铁路路基压实实与压实标准准发展3）在技术思想想方面，由物理性质质检测向物理理力学性质检检测变化，由由静态性质检检测向动态性性质检测发展展；通过提高高填料和压实实标准来实现现路基质量提提高（尤其是是路堤浸水、、桥涵缺口及及过渡段部位位的填筑）；；粗粒土不具具击实特性，，不能获得压压实系数，用用体积比指标标表述密实程程度；粗粒土土的压实密度度检测由控制制填料的相对对密度转而控控制填料的孔孔隙率。3.1铁路路基压实实与压实标准准发展4）最新发展规范体系调整整（减少层次次——2级）；检测指标减少少(双指标);物理指标——压实系数抗力指标——K30或Ev2(Ev2/Ev1)辅助指标——Evd对高速铁路更更严格控制填填料粒径（≤≤45、60、75mm）；12e)压实系数Kh的试验技术Kh为土的干密度度γd与室内击实试试验的最大干干密度γmax之比，用下面面表达式表示示：随着压实系数数Kh的提高，土的的强度提高、、受力后土的的变形量减小小，边坡稳定定性好，细粒粒土的渗透系系数降低，可可以防御水的的浸蚀等优点点。为此，压实系系数Kh是各种路基压压实标准中最最基础的检测测标准。必须注意的是是，压实系数数Kh只表达了土体体自身的相对对压实情况。。压实系数Kh的试验技术土的最大干密密度γmax与总压实功有有关压实系数Kh的试验技术同一种土类、、同一组别、、土的最大干干密度不同。。——由于土的颗粒粒组成、细粒粒含量和矿物物成分的不同同，每种土都都有自己的最最大干密度，，它们之间可可能相差很大大。——假设每组中最最大干密度的的Kh值为1，则相应土的的Kh变化范围是：：A组填料为1.000.98，B组土为1.000.85，C组土为1.000.87。压实系数Kh的试验技术含水量在一定定的范围内变变化时，调整整击实功可以以得到要求的的干密度。每一根压缩曲曲线中的干密密度对应着两两种含水量，，如果含水量量偏大，只要要增加击实功功能，或增加加碾压遍数都都可以达到要要求的压实度度，但含水量量大时，K30值会因土质较较软而不能满满足要求。压实系数Kh的试验技术地基系数K30的试验技术K30试验是一种小小型平板原位位载荷试验.平板的底面直直径为30cm。用静压的方法法测定地基土土单位压力下下的沉降量，，在压力P与沉降S关系曲线上取取沉降在1.25mm时对应的荷载载P0值，用下式计计算K30K30表示填土厚45～60cm内单位压力下下的最大允许许变形值，是是反映路基土土的强度和变变形的综合指指标。K30值可用于各种种土类，从PS曲线上可见，，沉降S在1.25mm时，应力变形曲线基本本处于直线阶阶段，K30即为直线段的的斜率。地基系数K30的试验技术K30试验是控制填填土刚度的较较好检测方法法。近年国外广泛泛采用承载板板试验来确定定填土的基床床系数和变形形模量，以此此判别公路、、铁路和机场场跑道填土压压实质量。日本铁路和公公路路基基床床压实质量全全部用地基系系数K30值控制，路基基填料分群（（组）时的依依据也是用K30值。地基系数K30的试验技术用K30提供土的变形形模量Ev地基系数K30的试验技术用K30提供路基填土土允许承载力力大秦重载铁路路曾对28组压实土进行行过K30和直径为30cm的载荷板对比比试验，得出出了用K30提供地基允许许承载力[σ]的关系式[σ]=2.4K30+15式中：K30单位为MPa/m；[σ]单位为kPa地基系数K30的试验技术用K30提供路基填土土允许承载力力应该说明的是是，上式中的的[σ]是底板直径为为30cm时的荷载试验验结果。它比比建筑地基允允许承载力[σ]所用的荷载板板尺寸要小。。铁路系统在在1970年代曾在中砂砂和新黄土中中做过不同尺尺寸的承压板板试验，结果果发现：当承承压板直径超超过1530cm后，极限荷载载随压板尺寸寸的增加而增增加，当小于于该直径时，，极限荷载随随压板尺寸的的增加而减少少。因此，K30属于小型荷载载板试验，提提供的承载力力是偏小的，，也可以说是是偏于安全的的。地基系数K30的试验技术静态二次变形形模量Ev2的试验技术现场原位测试试载荷试验平板载荷试验验（K30、Ev2/Ev1、Evd、Kfwd、FWD、CBR）静态二次变形模量量Ev2的试验技术静态二次变形模量量Ev2是西欧、北美等国国已广泛使用的铁铁路路基压实检测测方法。在荷载板板试验应用过程中中，常用的加载方方式有单循环静载载和二次循环静载载。单循环静载是是按每级40kPa加载，当每级加载载完成后，每间隔隔一分钟读取百分分表一次，直至两两次读数符合沉降降稳定要求，才能能转到下一级荷载载，直至试验最大大荷载为止。二次次循环静载也是按按每级40kPa加载，分级加载到到最后一级荷载的的沉降稳定后，开开始卸载，卸载梯梯度按最大荷载的的0.5或0.25倍逐级进行，全部部荷载卸除后记录录其残余变形，之之后又开始另一加加载循环。采用d=30cm的荷载板试验计算算变形模量时，荷荷载一直加到沉降降值达5mm或承压板正应力达达到0.5MPa为止。静态二次变形模量量Ev2的试验技术通过试验曲线计算算土的变形模量Ev2静态二次变形模量量Ev2的试验技术21.0=mEvd与K30的相关关系式细粒土:K30=3.45Evd+0.1粗粒土:K30=3.33Evd+6.09碎石土:K30=3.10Evd+14.3级配碎石:K30=3.49Evd+14.4摘自《铁路工程土工试验验规程》（TB10102-2004）动态变形模量Evd的试验技术1、加载装置：①挂挂（脱）钩装置；；②落锤；③导向向杆；④阻尼装置置2、承载板：⑤圆形形钢板；⑥传感器器3、沉陷测定仪动态变形模量测试试仪结构示意图理论依据利用落锤从一定高高度自由下落在阻阻尼装置上，产生生的瞬间冲击荷载载，通过阻尼装置置及传力系统传递递给直径300mm的承载板，在承载载板下面（即测试试面）产生的动应应力，使承载板发发生沉陷s—即承载板振动的振振幅，由沉陷测定定仪采集记录下来来。沉陷值s越大，则被测点的的承载力越小；反反之，越大。理论分析按弹性各项同性半半空间理论，并假假定横向变形系数数ν=0.21，根据圆形刚性承承载板在竖向集中中荷载作用下的平平板压力公式：Evd=0.79×(1-ν2)×d×σ/s动态变形模量Evd=1.5×r×σ/s（MPa)根据国外资料，路路基面最大设计动动应力σ=0.1MPa,该值被看作是列车车高速运行时对路路基面产生的实际际动应力，采用直直径d=300mm（r=150mm）的承载板，上式式可简化为：Evd=22.5/s（MPa)性能与参数(1)仪器总重量不大于于35kg(2)落锤重10kg(3)承载板直径300mm(4)测试速度3~5min/测点(5)最大冲击力7.07kN，作用时间18ms(6)测试作用深度范围围400~500mm(7)沉陷测试范围0.20~2.00mm(8)Evd测试范围10MPa~125MPa(9)环境温度范围0~40度(10)电源：4节5号干电池，2组(11)测试数据、波形自自动采集。计算机机现场分析、处理理、显示并可打印印输出测试结果。。含气率na的试验技术含气率指土体中空空气所占体积的百百分数，即：在一定的压实干密密度γd和含水量ω下，可推导出与孔孔隙率n的关系为：含气率的含义是：：当土的孔隙全被气气充满，则含气率率最大，如果孔隙隙完全被水饱和，，则含气率近似为为零，此时土的水水稳性最好。用含气率作为粗粒粒混合土和细粒土土的压实指标，并并希望其值越小越越好，其意义在于于：土中含水量高高时，水稳性较好好，此时土的压缩缩性相对较大，为为使压缩性变小，，又必须加大Kh值，这样起到了控控制压实度的作用用。将各种击实试验的的资料，整理出相相应的含气率，按按土类和压实系数数整理可以看出，，同一个组别的土土，其压实系数Kh一定时，含气率的的分布范围是较大大的。含气率na的试验技术含气率na的试验技术在最佳含水量的双双侧取含水量不同同而压实系数相同同的两个点，进行行不浸水和浸水两两种压缩试验，将将试验结果绘制成成压实系数Kh与含气率na的关系图含气率na的试验技术当干密度一定时时，小于最佳含含水量一侧的土土性与大于最佳佳含水量一侧的的土性相比结果果如下表：含气率na的试验技术含气率随着压实实系数Kh的增加而减小；；含气率一定时时，含水量小于于最佳含水量时时的压实系数比比含水量大于最最佳含水量时的的压实系数要大大。日本规范中路堤堤下部填土要求求压实度为90%；且含气率na≤10～15%（细粒含量20～50%时，na≤15%；细粒含量＞50%时，na≤10%）。根据试验结果，，要满足na≤10～15%的要求，Kh≥0.95才能满足要求。。含气率na的试验技术压实系数Kh与压缩模量a1-2关系压实系数Kh与压缩模量a1-2关系压实系数Kh与压缩模量a1-2关系1）对于同一土类类、同一填料分分组的试样,在同一个Kh值时，土的压缩缩系数a1-2的分布范围很大大，变化幅度可可以从低压缩性性到高压缩性有有数倍之差；2）随着压实系数数Kh的增加，压缩系系数a1-2总趋势变小，粗粗粒土由于粒径径的不均匀性，，使得散点图上上的压缩系数a1-2的分布也较分散散；3）压实系数Kh＞0.95时，土基本处于于低压缩状态。。压实系数Kh与压缩模量a1-2关系控制路堤沉降的的压实标准讨论论国内外经验表明明，对于一般填填土路堤，压实实系数Kh＞90%后，就可不考虑虑工后沉降的问问题，此时，压压实土的压缩系系数处于中等压压缩和低压缩阶阶段。根据对124个压缩系数试验验的统计，在Kh为0.90、0.95、0.97、1.00时，分别满足a1-2≤0.1MPam-1和a1-2≤0.15MPam-1两个界限时的百百分率见表所列列。控制路堤沉降的的压实标准讨论论满足a1-2≤0.1MPa·m-1，试样的压实系系数Kh应为：粗粒土的的Kh应大于0.97，细粒土B组填料Kh应大于1.00，细粒土C组填料即使压实实到Kh为1.00，也不能全部达达到低压缩状态态。满足a1-2≤0.15MPa·m-1，试样的压实系系数Kh应为：粗粒土的的Kh应大于0.95，细粒土B组填料Kh应大于0.95，细粒土C组填料压实到Kh为0.97。从这一试验分析析可以看出，既既有路基规范中中的路基压实标标准偏低，要使使路堤工后产生生的变形量较小小，B组以上填料压实实系数Kh应大于0.95，C组填料应大于0.97。控制路堤沉降的的压实标准讨论论3.2公路路基压实及及压实标准变化化与铁路的情况一一样，为了提高高公路路基和路路面的使用寿命命和使用性能，，需采用压实机机械对路基和路路面进行认真碾碾压，以提高路路基土、路面结结构层和路基路路面的整体强度度，增加其稳定定性，减小其在在行车作用下可可能产生的变形形，以及减小甚甚至避免路面可可能产生的多种种早期破坏现象象。3.2公路路基压实及及压实标准变化化50年代及以前，公公路路基施工中中极少采用人工工压实的措施，，主要依靠自然然沉陷和行车碾碾压来提高路基基的密实度、强强度和稳定性。。80年代以前，由于于路面等级不高高，交通量较小小，无重型车辆辆通行，路基的的压实度以轻型型击实试验为标标准。随着经济的发展展和交通量的增增加，以及大型型重载车辆的使使用，从1982年开始，在新建建和改建一、二二级公路的工程程中，以及在稍稍后的高速公路路工程建设中，，普遍采用了重重型压实标准。。3.2公路路基压实及及压实标准变化化近二十几年，尤尤其是近十年来来我国公路压实实与压实标准发发展变化有以下下主要技术特点点：1）在检测指标方方面，较早就采用由由压密指标和强强度指标组成的的双指标体系，，其中，一般填填料由压实系数数和CBR值组成，无机结结合料类由压实实系数和无侧限限抗压强度组成成。3.2公路路基压实及及压实标准变化2）在压实标准方方面，压实系数较早早就开始采用重重型击实试验，，压实标准随公公路等级而逐渐渐提高，相同等等级公路的压实实系数提高明显显，而填料最小小CBR值基本未变化，，无侧限抗压强强度qu控制值随结合料料类型有变化。。3.2公路路基压实及及压实标准变化化3）在技术思想方方面，物理性质检测测主要用于现场场压实密度检测测，力学性质测测试主要用于实实验室填料选择择或结合料设计计；通过增加填填料压实标准而而不是填料标准准来实现路基质质量的提高；粗粗细粒土及级配配碎砾石等均具具击实特性，普普遍采用压实系系数指标来表述述密实程度。3.3国外高速铁路压压实标准情况高平顺性的线路路是高速铁路的的基本特征之一一。高平顺性的的线路必然要求求具有高稳定性性的路基作为基基础。在高速铁铁路的建设中，，如何实现路基土土工结构的高稳稳定性和长期耐耐久性是一个重重大的技术难题题。了解并掌握铁路路先进国家高速速铁路路基压实实及压实标准的的基本情况，特特别是几个高速速铁路技术原创创国家的技术思思想，是实现建建设一流高速铁铁路的基础。3.3国外高速铁路压压实标准情况通过几十年的建建设发展和交流流融合，世界上上高速铁路的主主要国家已基本本建立了适合各各自国情和发展展状况，各自独独立和各具特点点的路基压实与与压实标准技术术体系。3.3国外高速铁路压压实标准情况世界上几个主要要高速铁路国家家路基压实与压压实标准有以下下主要技术特点点：1）在检测指标方方面，以压密指标和和抗力指标组成成的双指标体系系为主，其中，，日本由压实系系数和地基系数数组成，欧洲由由压实系数和变变形模量组成。。韩国采用压实实系数单指标控控制。对于基床床以下路堤多数数国家也采用压压实系数单指标标控制。对于基基床表层，德国国采用了压实系系数、静态变形形模量和动态变变形模量三指标标控制。对于细粒土或含含细粒的填料，，日本和德国均均在控制压实系系数的基础上，，增加了含气率率指标的控制。。3.3国外高速铁路压压实标准情况2）在压实标准方方面，压实系数以重重型击实试验标标准为主，使用用轻型击实试验验标准控制的填填料压实程度也也与重型标准基基本一致。有碴碴与无碴轨道路路基比较，日本本在填料和压实实标准两方面提提高明显，德国国仅在填料方面面有微小调整。。德、西、意等等国十分重视路路堤下部的压实实，路基由上至至下各结构层的的压实标准变化化不大。法、韩韩等国的有碴轨轨道路基表层压压实密度高，路路基表层和底层层的压实差异较较大。3.3国外高速铁路压压实标准情况3）在技术思想方方面，物理性质检测测主要用于现场场各填筑土层压压密程度的检测测，力学性质测测试则主要用于于基床结构层的的强度检测。粗粗细粒土及级配配碎砾石等均具具击实特性，普普遍采用压实系系数指标来表述述密实程度（西西班牙用空隙率率控制砂砾土和和块石土的密实实程度）。日本本更趋向依靠通通过提高填料标标准而不是压实实标准来实现路路基质量的提高高，欧洲国家正正好相反。3.4高速铁路压实标标准思考对国内外铁路和和公路压实标准准的发展变化规规律分析，以及及目前高速铁路路路基工程填筑筑检测的最新特特点，就京沪高高速铁路路基压压实有如下看法法与思考：1）中国铁路处于于有史以来发展展变化最快的时时期，路基压实与压实实标准变化剧烈烈，正处在吸收收、融合先进成成熟技术，博采采众长，系统集集成的初级阶段段，达到稳定、成成熟还有较长的的路要走。3.4高速铁路压实标标准思考2）由于历史的原原因，在80年代以前，中国国铁路路基压实实及压实标准延延续了较多前苏苏联的技术标准准。近二十几年年来，吸收了大大量日本铁路的的技术。近年来来，由于无碴轨轨道的建设，又又引进了德国铁铁路的技术标准准。由此产生了目前前世界上最为复复杂的高速铁路路路基压实检测测体系。主要表表现在：指标多多，标准杂，成成本高，效率低低。3.4高速铁路压实标标准思考3）采用压密指标和和抗力指标组成成的双指标控制制符合路基压实实与压实标准发发展的规律