客运专线铁路路基kevevd检测技术

PAGEPAGE52客运专线铁路路基K30、Ev2、Evd检测技术1、地基系数K30检测1.1名词解释地基系数K30地基系数K30是表示土体表面在平面压力作用下产生的可压缩性的大小。它是用直径为300mm的刚性承载板进行静压平板载荷试验，取第一次加载测得的应力—位移（σ—s）曲线上s为1.25mm所对应的荷载σs，按K30=σs／1.25计算得出，单位:MPa/m。1.2国内外发展现状二十世纪三十年代开始美国提出的压实度指标，即压实系数K、相对密度Dr或孔隙率n至今仍然作为世界各国路基设计及施工控制的土的压实质量标准。虽然压实度为参数的路基压实质量标准具有击实试验指导现场施工、现场检测简便等优点，但是，对于高速铁路或其他对强度指标要求严格的情况，仅靠压实度参数来反映填土的压实质量就有其局限性。为了保证路基填土的强度指标，七、八十年代，许多国家开始用强度及变形指标作为路基填土质量控制参数，即所谓的“抗力检测法”。其中包括美国的CBR（加州承载比值）标准，德国、法国、奥地利和瑞士等国家的静态变形模量Ev2标准，日本的地基系数K30标准等。可见，采用强度及变形参数作为控制指标是路基质量标准的一大进步。我国铁路系统自1985年大秦线施工引入K30平板载荷试验以来，在铁路建设中已经逐步推广应用。从二十多年K30在我国铁路系统应用的情况来看，无论是仪器设备、试验方法,还是设计标准均已比较成熟。地基系数K30已成为新线铁路控制基床和路堤填料压实质量的主要指标之一，并已正式列入《铁路路基工程质量检验评定标准》(TB10414-98)和《铁路路基设计规范》(TB10001-99)。K30平板载荷试验作为一种强度及变形指标，能够直观地表征路基刚度和承载能力。我国参照日本JISA1215-1995年修订版《公路的平板载荷试验方法》和德国的DIN18134《平板载荷试验》-1993年修订版，并吸收近年来的科研成果和施工经验，同时针对实际应用中存在的问题，制订了“K30平板载荷试验”方法，该方法首次正式纳入2004年4月1日起开始实施的《铁路工程土工试验规程》（TB10102—2004）。1.3K30平板载荷试验的适用条件和要求对平板载荷试验测试值大小的影响因素很多。包括填料的性质、级配、压实系数、含水率、碾压工艺、最大干密度、最佳含水量、试验操作方法及测试面平整度等。为了规范试验过程，提出了平板载荷试验的适用条件和要求。1.3.1K30平板载荷试验适用于粒径不大于载荷板直径1/4的各类土和土石混合填料。由于K30的荷载板直径只有300mm．因此对所填路基土的颗粒粒径和级配有一定的限值，否则颗粒粒径过大，级配不均匀，K30的测试结果就会带来较大的误差，难以真实反映路基的压实情况。根据秦沈客运专线的经验，K30适用于均匀地基土(如粗、细粒土)地基系数K30的检测，对于拌和较均匀的级配碎石也是符合测试要求的，而对于颗粒不均匀的碎石土，其K30检测就难以得出准确可靠的测试结果。1.3.2K30平板载荷试验的测试有效深度范围为400～500mm。由于K30平板载荷试验成果所反映的是压板下大约1．5倍压板直径深度范围内地基土的性状，因此要想真实全面地反映更深土层的情况，尚需结合其他的检测手段进行综合评定。1.3.3对于水分挥发快的均粒砂，表面结硬壳、软化、或因其他原因表层扰动的土，平板载荷试验应置于扰动带以下进行。影响K30测试结果的因素很多，但含水量变化是造成K30测试结果偶然误差的主要因素，也就是说K30测试结果具有时效性。一般来说，控制在最佳含水量附近施工，路基压实系数较高，路基质量好，基床表面刚度较大，K30测试结果较高。但是由于受季节及天气气温变化的影响，其水分的蒸发程度不同，含水量差别较大，因而含水量为一变量。实践证明，碾压完毕后，路基含水量大时，K30试结果就小；含水量小时，K30测试结果就高。由于击实土处于不饱和状态，含水量对其力学性质的影响很大。这就造成K30测试结果因含水量变化而离散性大、重复性差。为此，现场测试应消除土体含水量变化的影响。1.3.4对于粗、细粒均质土，宜在压实后2～4h内进行。在进行K30测试时，发现不同时间的K30测试结果差别较大，尤其对级配碎石来讲更为明显。这是由于不同的检测时间，其路基的含水量及板结强度不同。若在碾压完毕后2～3d再进行K30测试，这样虽然K30测试结果提高了，满足了K30的设计要求。但这样做会造成K30测试结果无可比性、不可信。因此，为了检测路基填筑质量而进行的K30试验，只有在碾压完毕时一定时限内进行测试才有意义。1.3.5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凸凹不平，应铺设一层约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。细粒土（粉砂、黏土）只有在压实的条件下方可进行检测。在不确定的情况下，要对地面不同深度进行检测，地面以下最深至d(d=承载板直径)。1.3.6雨天或风力大于6级的天气，不得进行试验。1.4仪器设备1.4.1荷载板：荷载板为园形钢板,其直径为30cm、板厚为25mm。荷载板上应带有水准泡。1.4.2加载装置：1）液压千斤顶与手动油泵,通过高压油软管连接。千斤顶顶端应设置球铰，并配有可调节丝杆和加长杆件，以便与各种不同高度的反力装置相适应。选用荷载应大于或等于50kN。2）液压油软管长度至少为2m，两端应装有自动开闭阀门的快速接头，以防止液压油漏出。3）手动液压泵上应装有一个可调节减压阀，可准确地分级对荷载板实施加、卸载。4）测压表量程应达到最大试验荷载的1.25倍,精度不低于0.6级。5）当使用测力计直接测量加荷荷载时，测力计精度应达到1％。1.4.3反力装置的承载能力应大于最大试验荷载10kN。1.4.4下沉量测量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，由长度大于3m的支撑粱和支撑座组成，当跨度为4m时其截面系数应大于或等于8cm3。测表宜配置3～4个精度为0.01mm的百分表或电子数显百分表,量程应不小于10mm,每个测表应配有可调式固定支架。1.4.5其他：铁锹、钢板尺（长400mm）、毛刷、圬工泥刀、刮铲、水准仪、铅垂、褶尺、干燥中砂、石膏、油、遮阳挡风设施等。1.5试验仪器的校验要求1.5.1测试地基系数时，应对仪器进行测试校验。1.5.2新仪器进行试验的三个月内，应每月标定一次，以作出相应误差修正。当三次标定误差小于5%时，仪器进入稳定期。1.5.3仪器每次投入新工点或每年必须予以校验一次。1.6试验操作步骤1.6.1场地测试面应进行平整，并使用毛刷扫去松土。当处于斜坡上时，应将荷载板支撑面做成水平面。1.6.2安置平板载荷仪：1)将荷载板放置于测试地面上，应使荷载板与地面良好接触，必要时可铺设一薄层干燥砂（2～3mm）或石膏腻子。当用石膏腻子做垫层时，应在荷载板底面上抹一层油膜，然后将荷载板安放在石膏层上，左右转动荷载板并轻轻击打顶面，使其与地面完全接触，与此同时可借助荷载板上水准泡或水准仪调整水平。2)将反力装置承载部分安置于荷载板上方，并加以制动。反力装置的支撑点必须距荷载板外侧边缘1m以外。3)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。4)安置测桥，测桥支撑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。测表的安放必须相互对称，并且应与荷载板中心保持等距离。1.6.3加载试验：1)为稳固荷载板,预先加0.01MPa荷载，约30秒钟，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。2)以0.04MPa的增量,逐级加载。每增加一级荷载，应在下沉量稳定后，读取荷载强度和下沉量读数。3)当总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，试验即可终止。1.6.4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，重新进行试验。对出现的异常应在试验记录表中注明。1.7试验结果计算及制图1.7.1根据试验结果绘出荷载强度与下沉量关系曲线，见图1。图1.荷载强度σ—下沉量S关系曲线1.7.2从荷载强度与下沉量关系曲线得出下沉量基准值时的荷载强度，并按下式计算出地基系数：K30=σs/ss（1）式中：K30—由直径30cm的荷载板测得的地基系数（MPa/m），计算取整数。σ-S曲线中ss=1.2510-3m相对应的荷载强度(MPa)。ss—下沉量基准值（=1.2510-3m）。1.8试验记录格式表1K30平板载荷试验记录工程名称填料类型试验编号工程地点填层厚度试验日期期施工单位检测里程试验验人员荷载板直径检测标标高试验负责责人加载顺序荷载强度σ(Mpa)油压表读数P压(Mpa)下沉量s(mmm)(百分表读数)荷载板中心下沉沉量（mm）表1表2表3平均预压0.01复位0.0010.0420.0830.1240.1650.2060.24复核年月日试验年月日1.9随机误差校正1.9.1由被测土体表面状态影响,所出现的随机误差可通过作图法和K30ADJUST程序进行校正。1.9.2作图法校正见图2所示。图2.随机误差的校正示意图2.随机误差的校正示意1)当试验结果如图中曲线②时，曲线经坐标原点，可不校正。2)当试验误差结果如图中曲线①时，应在曲线出现明显拐点的位置沿正常曲线延伸,使交S轴于O1点,此时零点下移△S″,标准下沉量应为S1=Ss+△S″，并由此对应的荷载强度计算出Ks值。3)当试验结果如图中曲线③时，应在曲线出现明显拐点的位置沿正常曲线曲率延伸,使交S轴于O3点，此时零点上移△S′，标准S3=SS-△S′，并由此对应的荷载强度计算出KS值。1.10K30平板载荷试验仪校验方法1.10.1K30平板载荷试验仪在使用中应定期进行校验,以消除由于仪器自身系统液压阻力变化所引起的测量误差。通过校验测定出实际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平板载荷试验的计算基础。1.10.2K30平板载荷试验仪校验的技术条件1试验仪配置的压力表、百分表（或电子数显表）应定期送检进行计量标定。2试验仪液压系统应不渗漏油。3用于校验的压力支架或压力机的承载能力应大于50kN。4用于校验的压力机的计量误差应小于10N，压力传感器计量误差应小于5N。1.10.3K30平板载荷试验仪的校验有以下二种方法：测定实际加载值F与压力表读数值P压之间的相关关系1）校验时，如图3所示，将K30试验仪安放于压力支架或压力机上，其上端安置业已送检过的测力仪。通过手动油泵对试验仪进行逐级增量加压直至加到预计的最大测量载荷为止，按表2记录每次增量加压后的测力仪和压力表的读数，反复进行三次，以求出每次增量平均值。图3校验方法1示意1-支架；2-测力仪；3-千斤顶；4-Ф30荷载板；5-压力表；6-手动油泵表2校验方法1记录表加载级数测力仪示值(kkN)实际加载值值F(kN)压力表读数值PP压(MPa)123平均123平均1000000.0000.0000.0000.0002345678校验员核验员校验日期年月日2）整理校验数据后得出其回归方程为：(2)式中：F—实际加载值，（kN）；—压力表读数，（MPa）；B—斜率；A—截距。3）在进行测试时，可根据公式(1)由P压得出相对应的F值并按公式(2)计算出荷载板正应力σ值。（3）式中：σ—荷载板正应力，（MPa）；W—试验仪的基本重量，（kN）；A—φ30cm荷载板面积，706.86cm2。注：试验仪的基本重量W包括千斤顶、荷载板及组装在板上的仪表支架等重量，至于测试过程中在千斤顶上端增加的接杆重量，由于已被相应增加的系统阻力所抵消，故不予以考虑。测定荷载板正应力σ与压力表读数值P压之间的相关关系1）校验时，如图4所示，将K30试验仪安放于压力支架或压力机上，其下端安置业已送检过的压力传感器。通过手动油泵对试验仪进行逐级增量加压直至加到预计的最大测量载荷为止，按表3记录每次增量加压后的压力传感器和压力表的读数，反复进行三次，以求出每次增量平均值。图4校验方法2示意1-支架；2-测力仪；3-千斤顶；4-Ф30荷载板；5-压力表；6-手动油泵7-压力传感器；8-传感器示值表表3校验方法２记录表加载级数压力传感器示值值(kN)实际荷载板正应应力值（MMPa）压力表读数值PP压(MPa)123平均123平均1000000.0000.0000.0000.00020.0430.0840.1250.1660.2070.2480.28校验员核验员校验日期年月日2）整理校验数据后得出其回归方程为：（4）3）在进行测试时，可根据公式(３)由P压得出相对应的σ值。1.10.4K30平板载荷试验仪校验周期：在新仪器使用的前三个月内，应每月校验标定一次，以作出相应的误差修正，当三次标定的误差小于±5，即认为仪器已进入稳定期。但仪器每次投入新工点使用前或每年必须予以校验一次。1.11举例（德国工业标准DIN18134，2001年9月版）德国工业标准DIN18134（2001年9月版）中对EV2和Ks平板载荷试验所采用的仪器设备和试验方法做了具体的规定。德国铁路标准中采用EV2而不采用K30，对于公路和机场等铺盖式建筑结构的测试，要获取地基系数ks原则上采用直径762mm的承载板，亦称为DIN18134—762检测。平板载荷试验所采用的位移测试设备的安装见图5。EV2和Ks的测试在国际上普遍采用的是具有代表性的德国HMP马格德堡测量仪器制造有限责任公司开发PDG系列EV2和Ks测试仪（见图6）。图例说明：a）按照秤杆原理设计的可旋转的测量臂；位移测试时要考虑杠杆的比例hP:hM。b）单轴可伸缩移动的测量臂;位移测试比例为1:1。1、测量表，即位移传感器 5、荷载2、支架 6、垂直支支架3、旋转点 7、支座4、测量臂 8、触点sM、s位移测测量表，即即位移传感感器图5带触点点的位移测测试装置图图例图6PDG-KK型EV2和Ks测试仪仪的应用其中，预压荷载载为0.0005MN//m²，并并保持垂直直状态，直直到承载板板的位移变变化值小于于0.022mm/mmin，然后按按照标准应应力分别为为0.044MN/mm²,00.0088MN/mm²,00.14MMN/mm²和0.2MMN/m²²分四个等等级逐级递递增加载检检测。在每每级检测的的等侯时间间均以位移移变化量不不超过0..02mmm/min为止。在在卸载时，只只需要中间间分一级标标准应力为为0.088MN/mm²即可。地基系数ks由由公式（5）计算：：ks=σ0/s=σ0/00.001125（5）式中：ks——地基系数数，单位：：MN/mm³；σ0——平均标准准应力，单单位：MNN/m²；；s———承载板位位移，单位位：m。例如：地基系数数ks可通过表4中的测试试值计算得得出。表4测试值值加载阶段序号荷载FkN平均应力σ0MN/m²承载板位移smm04.560.0100118.240.0400.31236.480.0800.56363.850.1400.97491.210.2001.53536.480.0801.1660.000.0000.57应力—位移曲线（见图图6）中有时时可能会出出现一个变变曲点（反反弯点），需需要做一条条切线进行行零点修正正，并要将将位移s**从修正的的零点0*算起。用修正过的零点点0*和修正过过的位移ss*计算出出的结果：：ks=σ0/s*=0.1886MNN/m²/0.0001255m=148..8MNN/m³图6确定地基基系数的应应力—位移曲线线2、二次变形模量量Ev2检测2.1名词解释释2.1.1平板板载荷试验验平板载荷试验的的目的在于于测出应力力—位移曲线线，并对地地面的变形形量与承载载力的关系系进行分析析计算，通通过应力—位移曲线线得出变形形模量Evv。在试验过程中，通通过一圆形形承载板和和加载装置置对地面进进行反复依依次地加载载和卸载，将将测得的承承载板下的的标准应力力σ0跟与之相相应的逐个个位移s以应力—位移曲线线的形式显显示在图表表上。2.1.2变形形模量Evv土体的变形模量量Ev值是通过一次次加载或重重复加载测测得的应力力—位移曲线线上0.33×σ0max和0.7×σ0max之间间的位移割割线斜率来来确定的。2.1.3二次次变形模量量Ev2一次加载的变形形模量值为为一次变形形模量，用用EV1表示；；二次加载的变形形模量值为为二次变形形模量，用用EV2表示。2.2国内外发发展现状在平板载荷试验验应用过程程中，常用用的加载方方式有单循循环静载和和二次循环环静载。单单循环静载载是按每级级40kPPa加载，当当每级加载载完成后，每每间隔一分分钟读取百百分表一次次，直至两两次读数符符合沉降稳稳定要求，才才能转到下下一级荷载载，直至试试验最大荷荷载为止。二二次循环静静载也是按按每级400kPa加加载，分级级加载到最最后一级荷荷载的沉降降稳定后，开开始卸载，卸卸载梯度按按最大荷载载的0.55或0.255倍逐级进进行，全部部荷载卸除除后记录其其残余变形形，之后又又开始另一一加载循环环。采用dd=30ccm的荷载载板试验计计算变形模模量时，荷荷载一直加加到沉降值值达5mmm或承压板板正应力达达到0.55MPa为为止。为了更有效地分分析土的变变形性质和和承载能力力，德国标标准采用了了二次循环环静载法，其其结果采用用二次变形形模量Ev2表示。Evv2是德国、法法国及欧洲洲一直沿用用的、成熟熟的路基压压实设计标标准和检测测技术，德德国铁路路路基标准DDS8366中规定了了Ev2的设计标准准值，且二次变变形模量EEv2的试试验规程执执行德国工工业标准DIN1181344。Ev2测试在国际际上普遍采采用的是具具有代表性性的德国HMP马格格德堡测量量仪器制造造有限责任任公司开发发的PDG系列Ev2测试仪（见见图A）。“PDG”即“平板载荷荷试验仪”的德文缩缩写。图APDDG-K型Ev2测试仪目前，国内由于于铁路一直直沿用的是是K30标准，所所以，对于于Ev2还没有技技术储备，具具体表现在在以下几个个方面：=1\*GB3①仪器设备方面，国国内目前还还没有Ev2检测设备备，国产的的K30仪器是无无法检测Ev2指标的；；=2\*GB3②在检测方法方面面，国内没没有进行过过立项研究究，还不掌掌握Ev2的检测方方法；=3\*GB3③在标准规范方面面，国内还还没有检测测规程、规规范和标准准；=4\*GB3④在设计方面，还还没有采用用过Ev2参数，尚尚无Ev2设计经验验。因此，为解决我我国铁路客客运专线路路基上修建建无碴轨道道的关键技技术问题，研研究无碴轨轨道对路基基的要求、路路基压实指指标Ev2的检测方法法与标准，制制定出Evv2试验检测测规程与设设计标准，推动我国铁路路基检测技术与设计标准的进步，使之与国际领先水平接轨是十分必要的。2.3仪器设备备2.3.1概概论进行平板载荷试试验的前提提条件：a）加载反力装置置（配重）。b）平板载荷试验验仪，它由由承载板、盒盒式水准器器、加载装装置、液压压泵、液压压缸和高压压软管组成成。c）垂直于承载面面的用于检检测力和承承载板位移移的装置。d）用于变形模量量计算的数数据处理器器。2.3.2加加载反力装装置平板载荷试验的的加载反力力装置是必必不可少的的,它提供的的反力至少少要大于检检测中必须须达到的最最大荷载10kN以上。载载重机动车车,压路机及及适当固定定的重物都都可作为加加载反力装装置。2.3.3承承载板承载板使用S3355J00型钢制成成。加工中中对光洁度度和粗糙度度偏差要求求符合图示示1和2上的规定定。承载板板的直径必必须为3000mm，厚厚度为255mm。图中尺寸以mmm计，一般般偏差范围围按:ISO27688-mK图例说明：1带带有万向头头的中心受受力栓2手柄3孔径图1带测量量孔的直径径300mmm的承载载板直径600mmm和762mmm的承载载板，它的的厚度必须须为20mmm，并且且有对称排排列的支撑撑加筋肋，在在它上面放放置直径3300mmm的承载板板时可当底底面使用，其其内安置的的销子或锁锁定装置在在抬起承载载板时起固固定作用。承载板加工偏差差要求直径径为0.55mm，厚厚度为0..2mm。图中尺寸以mmm计，一般般偏差范围围按:ISO27688-mK。图例说明：1、承承载板对中中装置3、加筋肋肋（t=20mm）2、直径300mmm的承载载板4、连接承承载装置的的插孔A—Aaa、缩小比例的示示意图图2带对称称排列加筋筋肋的直径径600mmm和762mmm的承载载板2.3.4加加载装置加载装置是由一一根至少22m长的高高压软管将将液压泵和和液压缸连连接而成的的，并以此此来实现对对承载板的的加载和卸卸载。为了使力的传递递准确无误误，液压缸缸必须两边边固定，以以防倾斜和和翻倒。它它的上升高高度至少要要能达到1150mmm。测试仪检测时的的高度不得得大于6000mm，为为了调整与与加载反力力装置的距距离，有时时须附加一一个延长装装置，这一一装置至少少可以使液液压缸达到到10000mm。加加载装置延延长部分要要保证其抗抗压弯曲强强度。2.3.5测测力装置承载板与液压缸缸之间设有有一个机械械或电子的的力传感器器。测力装装置对每次次加载测试试所得到的的数据误差差范围最高高不得超过过1%。压力显示值：对对于直径3300mmm的承载板板精度至少少要求达到到0.0001MN//m2，对于直直径6000mm和762mmm的承载载板至少要要求达到0.00001MN/mm2。力显示值的精度度必须与要要求的压力力显示值的的精度一致致。要求适应的工作作环境温度度范围为0℃—40℃。2.3.6位位移测试装装置位移测试原理如如图3所示。位位移测试装装置是由一一个可旋转转的测量臂臂（见图33a）和一一个单轴可可伸缩移动动的测量臂臂（见图3b）组成的的。可旋转的测量臂臂位移测试试装置只适适用于检测测深度至00.3m的的坑槽。单单轴可伸缩缩、移动的的测量臂位位移测试装装置可以检检测较深的的坑槽。位移测试装置由由以下几部部分组成：：三点支撑撑式支架（见见图3中的2）垂直可移移动的扭转转和弯曲的的测量臂（见见图3中的4）位移传感感器，即测测量表（见见图3中的1）承载板中心点到到支架轴心心的距离必必须为（15000±5）mm。杠杆比hP:hhM(见图3a)必须确定定，但可在在允许范围围内调整，比比值不得超超过2.0。使用直径3000mm和600mmm的承载载板检测时时,位移测试试装置的位位移量程必必须满足110mm，使使用直径7762mmm承载板检检测时，位位移量程必必须满足115mm，承承载板位移移测试误差差不得超过过0.044mm。测试值显示精确确度至少要要达到0..01mmm。要求适应的工作作环境温度度范围为0℃—40℃。2.3.7辅辅助仪器a）铲；b）钢尺，长度分别别为4000mm、700mmm或800mmm；c）刷子；d）抹刀、刮刀、直直角三角板板、测锤、折折叠尺、干干中砂、石石膏、油；；e）遮阳挡风装置。图例说明：a）按照秤杆原理理设计的可可旋转的测测量臂；位位移测试时时要考虑杠杠杆的比例例hP:hM。b）单轴可伸缩移移动的测量量臂;位移测试试比例为1:1。1、测量表，即位位移传感器器 5、荷载2、支架 6、垂直支支架3、旋转点 7、支座4、测量臂 8、触点sM、s位移测测量表，即即位移传感感器图3带触点点的位移测测试装置图图例2.3.8平板板载荷试验验仪的标定定及校验平板载荷试验仪仪的标定和和校验必须须按规定执执行。平板载荷试验仪仪出厂前和和维修后都都必须进行行标定。平板载荷试验仪仪必须每年年标定一次次。2.3.9试验验的前提条条件平板载荷试验适适用于粗颗颗粒土、混混合颗粒土土以及塑性性硬质细颗颗粒土的检检测。检测测时，承载载板下面不不能有大于于承载板直直径1/4的颗粒。快干性的等粒径径的砂子、地地面表层硬硬化或软化化、试验前前地面表层层受到破坏坏的地方不不符合检测测条件。被被测土体的的密度必须须尽可能保保持不变。细粒土（粉砂、黏黏土）只有有在压实的的条件下方方可进行检检测。在不不确定的情情况下，要要对地面不不同深度进进行检测，地地面以下最最深至d(d=承载板直直径)。2.4试验步骤骤2.4.1测试试面的准备备工作准备一个与承载载板面积大大小相适应应的测试面面。借助工工具（钢尺尺、抹刀或或通过推移移和转动承承载板）尽尽可能地将将测试面整整平，清除除地面上的的杂物。2.4.2平板载载荷试验仪仪的安装承载板要准确地地放在测试试面上。如如果测试面面稍有不平平整，可用用几毫米厚厚的干中砂砂或石膏糊糊充填找平平。然后将将承载板放放在测试面面上转动并并轻砸使承承载板与测测试面密贴贴。使用石石膏糊时承承载板下会会很滑，被被压挤出的的石膏应在在凝固前清清除，直到到石膏凝固固以后方可可进行测试试。用承载板上的盒盒式水准器器检查测试试面是否水水平。液压缸放在承载载板中心位位置上，并并与加载反反力装置底底面垂直，并并且要进行行加固以防防倾倒。承承载板与加加载反力装装置着地点点间的净距距离对于直直径3000mm的承承载板不得得小于0..75m，直直径6000mm的承承载板不得得小于1..10m，直直径7622mm的承承载板不得得小于1..30m。加加载反力装装置要进行行加固以防防移动.加载反力装置安安装要牢固固、安全。以上要求也适用用于斜面测测试。2.4.3位移移测试装置置的安装位移测试是通过过测量表,即位移传传感器完成成的。测量承载板的位位移时，首首先要将传传感器触点点放到承载载板的中心心位置上。支支撑架的着着地点与加加载装置的的着地点的的距离不得得少于1..25m。支支撑架须保保持水平状状态，位移移传感器，即即测量表必必须垂直于于测试面。安装承载板时需需注意把位位移传感器器的触点无无约束地放放入承载板板上测量孔孔中，并保保持在承载载板中心位位置上。位移测试装置要要有防日晒晒和防风沙沙的保护措措施。检测测进行中平平板载荷试试验仪和加加载装置不不得晃动。2.4.4预加加载在平板载荷试验验开始进行行之前，将将力和位移移传感器，既既测量表调调整到零值值。然后对对承载板进进行预加载载大约30秒钟，对对于直径3300mmm和600mmm的承载载板预加应应力为0.011MN/mm²，直径径762mmm的承载载板预加应应力为0.0005MN//m²。该级荷载下的位位移传感器器，即测量量表显示为为零值。2.4.5加载载与卸载2.4.5.11概论平板载荷试验预预计要达到到的最大荷荷载和（或或）最大位位移是根据据各自的检检测目标位位移、土的的性质和承承载板尺寸寸大小来确确定的。2.4.5.22变形模量量Ev值的测测试要测得变形模量量Ev值必须须至少分6级进行等等时间间距距的加载，来来达到预定定的最大应应力值。从从一级到下下一级的荷荷载的量值值变化必须须在1min内完成。承承载板的卸卸载按最大大荷载的550%、25%、0%三个级级进行。卸卸载后，按按照前面同同样的操作作步骤，保保持与前面面各级相同同的荷载范范围进行又又一轮（第第二次）加加载，但只只是加到第第一轮荷载载的最后一一级。每次加载和卸载载时，必须须在本级荷荷载达到要要求值开始始算起120s后,方可进行行下一级荷荷载变化的的操作。对对于交通道道路工程的的持力层可可将该等待待时间缩短短为60s。荷载在在每一加载载等级上要要保持恒定定。检测结结果必须在在每次荷载载变化前填填入检测记记录表上(见1.5,表1和2)。在交通道路工程程中，原则则上使用直直径3000mm的承承载板。在在这种情况况下使荷载载不断增加加,直到承载载板的标准准应力达0.5MMN/m²²为止。如如果位移先先达到了55mm，则则将其所对对应的标准准应力值作作为最大应应力值。使用直径6000mm的承承载板时，相相应的极限限值为0.255MN/mm²和8mm，使用用直径7662mm的的承载板时时相应的极极限值为0.2MMN/m²²和13mm。在出现异常检测测结果时，很很可能是承承载板倾斜斜过大或沉沉陷过大造造成的，这这时测试点点的土要挖挖到一定的的深度，使使测试面与与承载板的的直径相适适应。同时时，在地质质情况有差差异时，如如土体压实实度不同或或遇到石块块等，都应应在检测记记录中加以以注明。如果被检测的土土体中有颗颗粒强度极极小（如：：珍珠岩），或或者，当荷荷载增加时时位移出现现很大的增增长，则表表明土体己己接近破坏坏的临近状状态，在这这种较小的的位移和一一般的应力力情况下，平平板载荷试试验都将会会被终止。检测中如果意外外出现了一一个大于预预定的加载载值,不可对其其改动,而是应将将其记录在在检测报告告上并加以以注明。说明：在二次加加载结束，尽管卸载后没有再继续加载,也可能会有第三次加载曲线出现的现象。2.4.6测试试结果的分分析、计算算和表示2.4.6.11应力-位移曲线线将施加每一级荷荷载的平均均标准应力力σ0所对应的的测量表即即位移传感感器的读数数M填写到记记录表格中中（见1.5）。读数数M与对应的的承载板的的位移s遵循图3b）中的测测试原理，图图3a）中所所示承载板板的位移ss按方程式式（1）由位移移SM与杠杆比比hP/hM的乘积计计算得出。S=SM·hP//hM（1）标准应力和位移移标注在1.5节图示4中。由对对应于每次次加—卸载测试试在图中标标注的点，绘绘出归属的的应力—位移曲线线。为了区区分加载和和卸载的不不同，必须须用箭头在在曲线上标标明方向。检测记录必须包包括以下内内容：-检测点位置置；-承载板直径径；-位移检测装装置的类型型，适当的的时候要说说明杠杆比比hP/hM；-土体种类；；-测试面的平平整程度；；-天气和温度；-时间、日期期；-检测人员姓姓名；-检测中断的记录录与说明；；-位移测试结结果和相应应的标准应应力值；-应力—位移移曲线；-检测数据分分析与计算算；-适当的时候要在在检测后描描述测试面面的表面情情况。2.4.6.22变形模量量Ev的计算变形模量是基于于一次加载载和二次加加载应力—位移曲线线，通过二二次多项式式方程（2）计算得得到的。s=a00+a1·σ0+a2·σ20（2）式中：σ0———承载板下下的平均标标准应力，单单位：MN/mm²；s——承载板的位移，单单位：mmm；a0——二次多项式中的的系数，单单位：mmm；a1——二次多项式中的的系数，单单位：mmm/(MN/mm2)；a2——二次多项式中的的系数，单单位：mm/(MN2/m4)。注：式中的系数数是把测试试值按下列列最小误差差二乘法计计算得到的的。a0·n+a1∑σ0i+a2∑σ0i2=∑si((B.1))a0∑σ0i+a1∑σσ0i2+a2∑σ0i3=∑si·σ0i(B.2))a0∑σ0i2+a1∑σ0ii3+a2∑σ0i4=∑si·σ0i2(B.3))首次加载所获得得的系数视视作0级荷载在在表1中不予考考虑。二次次多项式的的系数由第第一次和第第二次加载载的测试数数据，根据据标准方程程式(B.1)、(B.2)和(B.3))计算得出出。作为辅辅助计算手手段的计算算设备，必必须具有本本方程式程程序的编辑辑和分析功功能。如果要应用计算算程序算出出变形模量量EV，则该程程序必须用用1.4节中提供供的计算实实例检算通通过后才可可以使用。变形模量EV由由公式（3）计算：：EV=1.55·r·1/（a1+a2·σ0maxx）（3）式中：EV——变形模量量，单位：：MN/m²²；r——承载板半径，单单位：mmm；σ0max——最最大平均标标准应力，单单位：MN/mm²。一次加载的变形形模量值用用EV1表示，二二次加载的的变形模量量值用EV2表示。2.5应用实例例二次变形模量EEV2的确定DINN181134—300检测位移测试设备的的安装按照照图3a)(hP=1.26m；hM=0.945mm)杠杆比：hPP/hM=1.26/0.945=11.3333变形模量Ev11和Ev2可通过表1和2中的测试试值计算得得出。图4表示应力—位移移曲线。检检测结果汇汇总于表3中。表1一一次加载和和卸载的测测试值加载阶段序号荷载FkN平均应力σ0MN/m²测量表读数sMmm承载板位移smm0000015.650.0800.861.15211.310.1601.572.09317.670.2502.152.87423.330.3302.443.25529.690.4202.853.80635.340.5003.164.21717.670.2502.973.9588.840.1252.783.709001.942.59表2二次次加载的测测试值加载阶段序号荷载FkN平均应力σ0MN/m²测量表读数sMmm承载板位移smm10001.942.59115.650.0802.423.221211.310.1602.653.531317.670.2502.843.781423.330.3302.993.981529.690.4203.104.13表3测试试结果汇总总表测试指标与单位位一次加载二次加载σ0maxMN/m²0.500.420a0mm0.2852.646a1mm/(MN//m2)12.2706.637a2mm/(MN22/m4)－9.034－7.574EV=1.55·r·1/（a1+a2·σ0maxx）MN/m²29.078.9EV2/EV12.72图4应力——位移曲线线（根据表表1和表2绘制的）3、动态变形模量量Evd检测3.1名词解解释3.1.1动态态变形模量量EvdEvd——动态变变形模量（dynaamicmoduulusofddeforrmatiion）是指土土体在一定定大小的竖竖向冲击力力Fs和冲击时时间ts作用下抵抵抗变形能能力的参数数。它由平平板压力公公式Evd=1.55×r×σ/s计算得得出。其中中Evd为动态态变形模量量（MPa）；r为圆形刚刚性荷载板板的半径（mm）；σ为荷载板板下的最大大冲击动应应力，它是是通过在刚刚性基础上上，由最大大冲击力FFs=7.007KN且冲击时时间ts=18mms时标定得得到的，即即σ=0.11MPaa；s为实测荷荷载板下沉沉幅值，即即荷载板的的沉陷值（mm）；1.5为荷载板板形状影响响系数。实实测结果采采用公式EEvd=22..5/s计算。3.1.2Evvd动态平平板载荷试试验法Evd动态平板载载荷试验法法是采用EEvd动态变变形模量测测试仪来监监控检测土土体压实指指标——动态变形形模量Evd值的试试验方法。3.1.2EEvd动态变变形模量测测试仪及工工作原理Evd动态变形模模量测试仪仪也称“轻型落锤锤仪”（德文缩缩写：LFG），是用用于检测土土体压实指指标动态变变形模量EEvd的专用用仪器，见见图1。该仪器的的工作原理理是利用落落锤从一定定高度自由由下落在弹弹簧阻尼装装置上，产产生的瞬间间冲击荷载载，通过弹弹簧阻尼装装置及传力力系统传递递给Ф300mmm的承载板板，在承载载板下面（即即测试面）产产生符合列列车高速运运行时对路路基面所产产生的动应应力，使承承载板发生生沉陷S，即阻尼尼振动的振振幅，由沉沉陷测定仪仪采集记录录下来。沉沉陷值S越大，则则被测点的的承载力越越小；反之之，越大。图1LFGG型Evd动态变变形模量测测试仪3.2国内外外发展现状状铁路路基压实质质量是保持持线路稳定定与平顺、保保证列车能能高速、安安全运行的的重要条件件。而控制制和检测压压实质量的的标准、方方法和设备备，则是保保证压实质质量的重要要措施。几十年来，国内内外均沿用用美国三十十年代提出出的压实度度指标，即即压实系数数K、相对密度度Dpr或孔孔隙率n作为路基基设计及施施工控制的的土的压实实质量标准准。虽然压压实度为参参数的路基基压实质量量标准具有有击实试验验指导现场场施工、现现场检测简简便等优点点，但是，对对于高速铁铁路或其他他对强度指指标要求严严格的情况况，仅靠压压实度参数数来反映填填土的压实实质量就有有其局限性性。为了保证路基填填土的强度度指标，七七、八十年年代，许多多国家开始始用强度及及变形指标标作为路基基填土质量量控制参数数，即所谓谓的“抗力检测测法”。其中包包括美国的的CBR（加州承承载比值）标标准，德国国、法国、奥奥地利和瑞瑞士等国家家的静态变变形模量EEv2标准，日日本的地基基系数K30标准等。我我国自大秦秦重载铁路路修建时开开始引用日日本的K30标准，并并且在新建建干线铁路路和准高速速铁路上得得以应用。可可见，采用用强度及变变形参数作作为控制指指标是路基基质量标准准的一大进进步。然而，无论是静静态变形模模量Ev2，还是是地基系数数K30，两者都都是采用φφ300mmm的静态态平板载荷荷试验仪，通通过在压实实填土表面面做静压试试验测得的的，二者反反映的都是是静态应力力作用下土土体抵抗变变形的能力力。众所周周知，铁路路路基承受受的是列车车运行时产产生的动荷荷载，特别别是高速列列车的出现现，动荷载载产生的冲冲击力对路路基的影响响更为明显显，而K30和Ev2值都不不能完全反反映列车在在高速运行行条件下所所产生的动动应力对路路基的真实实作用状况况。为了解决上述问问题，九十十年代德国国开始采用用的新型路路基压实质质量标准—动态变形形模量Evd标准。该该标准的最最大特点是是能够反映映列车在高高速运行时时产生的动动应力对路路基的真实实作用状况况。动态变变形模量EEvd从研究究开发至今今已有二十十多年的历历史（见图图2）。在欧欧洲普遍采采用的是具具有代表性性的德国HMP马格德堡堡测量仪器器制造有限限责任公司司开发的LFG型Evd动态变变形模量测测试仪，也也称“轻型落锤锤仪”（德文缩缩写：LFG）。动态态变形模量量Evd标准在在德国首先先应用于道道路建设、路路面垫层、管管道和电缆缆沟槽、渠渠道、基础础回填等工工程，见图图3。1997年2月德国颁布实实施的《德德国铁路建建设中轻型型落锤仪的的使用规定定》（NGT339）标志着着动态变形形模量Evd标准开始在在铁路工程程中正式采采用。该标标准中明确确了动态变变形模量EEvd与静态态变变形模量EEv2是同等等有效的路路基压实标标准，而动动态变形模模量Evd的最大特点点是能够反反映列车在在高速运行行时产生的的动应力对对路基的真真实作用状状况。由于于动态变形形模量Evd与静态态变形模量量Ev2在测试原理理、测试方方法、测试试设备等各各个方面比比较起来都都具有明显显的优势，因因此，动态态变形模量量Evd已成为为路基检测测技术的发发展方向。图2LFG型EEvd测试仪20多年的发发展历程图3LFG型型Evd测试仪仪在管道和和电缆沟槽槽的应用1999年122月20日颁布实施施的德国铁铁路规范DS8336.05501中，按路路基结构形形式、设计计速度、填填土种类、工工程部位的的不同，明明确规定了了各种情况况下的动态态变形模量量Evd的设计计标准值，其其中，设计计速度3000km//h的高速速客运专线线铁路路基基的基床表表层要求EEvd≥50MPPa，随着设设计速度的的降低，对对Evd的要求求值也逐渐渐降低。与与其相关的的标准规范范还有《德德国道路建建设土方工工程补充合合同技术条条款和规定定》（ZTVEE-StBB94）、《德国国土方工程程基层补充充合同技术术条款》（ZTVEE-StBB95）和《德德国交通区区域开挖工工程补充合合同技术条条款和规定定》（ZTVEE-StBB97）等。1999年我国国铁道部在在国内率先先开始对动动态变形模模量Evd的检测测方法、标标准和仪器器设备进行行立项研究究，结合“秦沈客运运专线路基基关键技术术研究（DD）——施工质质量监控测测试仪器的的研制”项目，经过过了五年的的研究和应应用，动态态变形模量量Evd的检测测方法纳入入了2004年4月1日起开始始实施的《铁铁路工程土土工试验规规程》（TB100102—2004），至此此，动态变变形模量EEvd标准在在我国铁路路工程中的的应用正式式拉开了帷帷幕，它标标志着我国国路基压实实质量标准准和检测技技术正在与与国际领先先水平接轨轨。20004年12月30日实施的《京京沪高速铁铁路设计暂暂行规定（上上、下）》中中明确规定定了动态变变形模量EEvd指标作作为路基压压实标准的的设计值，其其中，根据据设计速度度为3500km/hh，并且结结合Evd在秦沈沈线、新长长线、宁启启线以及昆昆山软土地地基处理试试验研究项项目中实测测情况和研研究成果，确确定了级配碎石石和级配砂砂砾石基床床表层Evd的要求求值为Evd≥55MPPa，过渡段段级配碎石石填筑标准准为Evd≥50MPPa。目前，动态变形形模量Evd在我国国铁路中主主要应用于于以下两个个方面：（1）新建铁路、既有有线提速改改造工程中中，依据《铁铁路工程土土工试验规规程》（TB100102—2004），将“Evd动态平平板载荷试试验”作为“K30平板载载荷试验”的快速试试验方法，根根据该规程程条文说明明中的Evd与K30的换算算关系式，由由Evd快速推推算出K30值（见见表1）。表1Evd与与K30的相关关性参考表表﹡土的种类相关系数相关关系细粒土0.926K30=3.455Evd＋0.1粗粒土0.913K30=3.333Evd＋6.1碎石土0.915K30=3.100Evd＋14.33级配碎石0.915K30=3.499Evd＋14.44﹡注：摘自《铁路路工程土工工试验规程程》（TB100102—2004）条文说说明。（2）在高速客运专专线铁路建建设中，依依据20004年12月30日实施的《京京沪高速铁铁路设计暂暂行规定（上上、下）》，可直接将通过“Evd动态平板载荷试验”取得的动态变形模量Evd值，用于评价基床表层和过渡段的路基压实质量。其中，基床表层的压实标准见表2～3，过渡段级配碎石要求K30≥150MPa/m、Evd≥50MPa、n＜28%。表2级配碎石石基床表层层的压实标标准填料厚度（m）压实标准备注地基系数K300（MPa/m）动态变形模量EEvd（MPa）孔隙率n级配碎石0.6~0.665≥190≥55＜18%路堤表3级配砂砾砾石基床表表层的压实实标准填料厚度（m）压实标准地基系数K300（MPa/m）动态变形模量EEvd（MPa）孔隙率n级配砂砾石0.6~0.665≥190≥55＜18%注：表2、3摘摘自20004年12月30日实施的《京京沪高速铁铁路设计暂暂行规定（上上、下）》。3.3特点与与应用前景景近五年来，随着着Evd动态变变形模量测测试仪的研研究、引进进与应用，我我国对该项项技术的了了解和掌握握也在不断断地深入。动动态变形模模量Evd无论从从定义、原原理，还是是仪器的精精度、可靠靠性以及操操作等方面面与地基系系数K30相比均具有有明显的合合理性和优优越性，其其中，Evd为动载载测试，符符合土体实实际受力状状况，且EEvd仪器体积小小、重量轻轻、便于携携带、安装装及拆卸方方便、操作作简便、自自动化程度度高、测试试速度快、性性能稳定、测测试精度高高、检测费费用低、适适应范围广广，设计上上以人为本本，无任何何核辐射、废废气等污染染，属于环环保型技术术。具体特特点如下：：（1）、Evd动态态变形模量量测试仪的的原理是模模拟高速列列车对路基基产生的动动应力进行行动载测试试，能够反反映土体的的实际受力力情况。其其荷载板下下的最大动动应力σ=0.11MPa，与高速速铁路设计计中的土的的动应力相相符合。它它特别适合合于受动荷荷载作用的的铁路、公公路、机场场及工业建建筑的地基基质量监控控测试。（2）、Evd动态态变形模量量测试仪的的测试速度度快，检测测一点只需需约2～3分钟。在在检测数量量不变的情情况下，可可以缩短检检测时间，不不影响施工工进度；在在相同的检检测时间内内，可以增增加检测数数量，使测测试数据更更具有代表表性；施工工中可以随随时跟踪检检测，发现现问题及时时处理，真真正实现施施工过程中中的质量监监控。（3）、Evd动态态变形模量量测试仪的的操作简便便、自动化化程度高、大大幅度减轻轻劳动强度度。避免了了K30人工读读表、记录录、绘图、计计算产生的的误判和误误差；全自自动数据处处理系统，数数据液晶显显示且现场场打印输出出波形及结结果，确保保测试结果果的准确、客客观。（4）、Evd动态态变形模量量测试仪的的体积小、重重量轻、便便于携带、安安装及拆卸卸方便。仪仪器总重量量不超过335kg，最大大单件重不不超过155kg，不需需要额外的的加载设备备；仪器测测试地点转转移迅速、方方便。（5）、Evd动态态变形模量量测试仪的的适用范围围广。它除除了可适用用的土壤种种类范围与与K30相同外，还还特别适应应于施工场场地狭窄的的困难地段段，如路基基与桥涵过过渡段、路路肩等部位位的检测（见见图4）。图4LFG型EEvd测试仪在在路—涵过渡段段的应用（6）、Evd动态态变形模量量测试仪在在使用中实实际发生的的检测费用用低。一个个人用2～3分钟便可可以完成检检测全过程程，且不需需要K30检测用用的加载车车辆，节省省了台班费费和人工费费。（7）、Evd动态态变形模量量测试仪的的设计以人人为本，是是环保型产产品。避免免了核辐射射对人体的的危害以及及废气对环环境的污染染。（8）、Evd动态态变形模量量测试仪不不仅可用于于施工单位位的自检，还还适合于监监理单位监监理工程师师的现场抽抽检，有利利于施工质质量的监督督与保证。在既有线提速改改造的工程程应用中，Evd动态变形模量测试仪的优势表现为下四个方面：（1）时间优势——检检测速度快快。既有线线在不间断断运营的情情况下，行行车密度大大，K30检测一一点需要330～60分钟，而而Evd只需要要2～3分钟。（2）仪器优势——小小型、便携携。既有线线道碴已存存在，检测测Evd只需扒扒开直径330cm的的面积即可可，而K30基准杆杆还需要较较大的地方方、加载装装置也需要要较大的空空间。（3）经济优势——检检测费用低低。Evdd检测中不不需要额外外的大吨位位加载装置置，避免了了台班费用用，操作只只需一个人人即可，减减少了人工工费用。（4）安全优势——易易于快速撤撤离。既有线线在不间断断运营的情情况下，行行车密度大大，Evd仪器重重量轻，一一个人就可可以提起并并快速撤离离。综上所述，动态态变形模量量Evd标准的的采用，可可真正实现现试验方法法的大幅度度简化、减减轻试验人人员的劳动动强度、提提高检测效效率；试验验结果将更更符合实际际，更能保保证测试结结果的准确确、客观，它它的应用将将使我国路路基施工质质量监控和和检测技术术达到国际际先进水平平。随着我我国铁路行行业有关EEvd的标准准和规范的的颁布与实实施，也将将会对其他他建筑领域域如：公路路、机场、水水利、工业业与民用建建筑等产生生影响，因因此，动态态变形模量量Evd标准将将具有广阔阔的应用前前景。3.4仪器设设备3.4.1适用用范围适用于粒径不大大于荷载板板直径1/4的各类土土、土石混混合填料、非非胶结路面面基层及改改良土，测测试有效深深度范围为为400～500mmm。广泛适用于铁路路、公路、机机场、城市市交通、港港口、码头头及工业与与民用建筑筑的地基施施工质量监监控测试。也也能适用于于场地狭小小的困难地地段的检测测，如路桥桥（涵）过过渡段及路路肩的检测测。3.4.2E