客运专线铁路路基地基系数k检测实验讲解二

PAGEPAGE181、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。男1.3男.5涨测试面遥必须是辟平整无贩坑洞的挖地面。拒对于粗祝粒土或励混合料章造成的册表面凸息凹不平动，应铺象设一层系约误2琴～五3欧mm灭的干燥崇中砂或帜石膏腻渣子杀。此外您，测试果面必须些远离震逐源，以阔保持测攻试精度束。塞细粒土所（粉砂冶、黏土雕）只有侮在压实双的条件橡下方可抄进行检屑测。俩在不确希定的情菌况下，有要对地卧面不同帅深度进规行检测氏，地面牙以下最核深至眯d亡(础d烛=秀承载板邮直菌径额)高。哀1.3茅.6依雨天或持风力大砌于圣6壮级的天况气，不策得进行糠试验。写1.4达途仪器设完备腹1.4元.控1邻荷载板嘴：荷载含板为园农形钢板嫁,推互其直径捡为件30c躬m抄、板厚材为写25m而m劳。宇荷载板眼上应带独有水准酷泡。疲1.4摸.腐2携加载装驱置：的1乱）液压骗千斤顶欢与手动太油泵由,荐明通过高表压油软困管连接贞。点千斤顶祸顶端应组设置球举铰，并己配有可浮调节丝紧杆和加随长杆件景，以便呀与各种文不同高裂度的反掌力装置费相适应止。选用议荷载应染大于或督等镜于名50k跌N德。穷2彻）液压微油软管无长度至颗少蚁为盲2昌m递，两端蝇应装有仁自动开忧闭阀门料的快速片接头，驻以防止师液压油复漏出。小3五）手动叫液压泵怨上应装害有一个算可调节烫减压阀竿，可准辞确地分建级对荷饲载板实慨施加、浩卸载。堤4添）测压奶表量程汉应达到胜最大试俗验荷载彩的千1.2怠5抱倍润,惊能精度不派低于熊0.6转级。联5料）当使乘用测力瞎计直接禁测量加凡荷荷载既时，测廊力计精堡度应达骄到茅1享％。庸1.4察.极3狂反力装呀置的承骡载能力药应大于川最大试畜验荷载煤10瞒k散N蹈。边疗1.4担.陆4顷下沉量伪测量装徐置由测牢桥和测饱表组成块。测桥厌是用于叛安装测免表固定闻支架或运作为测使表量测勒基准面驾，由长监度大假于踩3禁m伴的支撑焰粱和支仇撑座组潜成，当慈跨度塞为霸4跳m坡时其截书面系数吗应大于猾或等于泛8cm汇3要。测表特宜配袄置鞋3王～挺4诵个精度亿为迈0.0您1mm弱的百分膏表或电跌子数显免百分表进,美刘量程应近不小于乒10m蔽m,采敬每个测摘表应配酱有可调加式固定瓶支架。鲜1.4躬.娃5斑其他：痰铁锹、失钢板尺需（对长齿400即m贴m培）、毛渔刷、圬鸡工泥刀验、刮铲睁、水准冈仪、铅廉垂、褶狂尺、干英燥中砂收、石膏台、油、台遮阳挡英风设施拿等。麻1.应5距试验仪咬器的校半验要求明1.5杜.哗1圆测试地舰基系数更时，应戴对仪器怨进行测望试校验俯。称1.5艳.缎2用新仪器污进行试香验的三葡个月内楚，应每肤月标定杆一次，采以作出杜相应误等差修正拉。当三销次标定晚误差小蚁于腔5隙%顽时，仪钢器进入现稳定期包。稠1.5雹.菠3蒸仪器每草次投入绪新工点最或每年漏必须予只以校验改一次。冻1.挨6螺试验操绞作步骤胞1.6列.补1奶场地测粥试面应例进行平晒整，并冶使用毛昆刷扫去胁松土。需当处于题斜坡上溜时，应联将荷载徐板支撑它面做成期水平面霞。友1.6叠.咬2汗安置平辆板载荷济仪：仇1)睬将荷载帮板放置袍于测试抄地面上店，应使火荷载板厨与地面悲良好接气触，必洋要时可化铺设一邀薄层干抵燥砂踏（亲2辟～北3m碗m俊）或石仪膏腻子跪。当用茶石膏腻为子做垫深层时，都应在荷获载板底尸面上抹归一层油份膜，然贸后将荷桐载板安梦放在石金膏层上害，左右宰转动荷厉载板并省轻轻击叶打顶面敏，使其紫与地面格完全接锅触，与助此同时街可借助轰荷载板翠上水准狸泡或水慧准仪调乱整水平做。陡2)耗将反力寸装置承编载部分沉安置于科荷载板疑上方，辈并加以款制动。晓反力装乖置的支丹撑点必膀须距荷冲载板外架侧边哀缘势1确m铸以外。政3)铅将千斤犹顶放置不于反力奔装置下叔面的荷绕载板上窃，可利犁用加长沙杆和通滑过调节恭丝杆，倾使千斤甲顶顶端忠球铰座汗紧贴在稿反力装宋置承载和部位上哑，组装公时应保浩持千斤炕顶垂直析不出现野倾斜。乐4)坏安置测吊桥，测疯桥支撑亿座应设赖置在距潮离荷载签板外侧汗边缘及币反力装言置支承匠点闹1悬m行以外。愁测表的闪安放必技须相互袄对称，斑并且应灾与荷载蒸板中心男保持等插距离。扯1.6括.妨3哲加载试形验：贝1)躬为稳固嗽荷载板眠,油丑预先加柱0.0自1M亮P希a恭荷载，签约机3怖0麻秒钟，膨待稳定因后卸除唐荷载，孙将百分嚷表读数胖调至零芽或读取状百分表坏读数作最为下沉示量的起球始读数弄。宣2)蒸以声0.0援4MP催a预的增量傲,霸逐级加蝇载。每贼增加一站级荷载钞，应在绢下沉量像稳定后趋，读取歼荷载强字度和下叫沉量读替数。疗3)钟当总下稳沉量超订过规定代的基准径值郑（口1誓.25淹mm讲），或浴者荷载忧强度超尽过估计浪的现场倍实际最渗大勿接触压算力，或升者达到瓣地基的顶屈服点颜，试验跌即可终怜止。仍1.6蚂.鄙4典当试验带过程出骂现异常禽时堪(赠如荷载膏板严重般倾斜奋,饿泥荷载板藏过度下碍沉膊),慨窗应将试如验点下那挖相当绸于荷载践板直径丽的深度远，重新舍进行试旋验闯。汪对出现盐的异常钢应在试辅验记录坐表中注浪明。冰1.给7把试验结搜果计算丧及制图队1.7耳.1呜恒根据试妈验结果税绘出荷吗载强度撒与下沉瞒量关系指曲线，缠见栋图眨1枝。膀图私1呼.疤荷载强毙度姻σ东—蜻下沉量夫S零关系曲泉线馋1.7蹈.2展滤从荷载鸽强度与震下沉量贸关系曲洪线得出寇下沉量亩基准值借时的荷姓载强度摆，并按售下式计拣算出地岭基系数缘：吗K登30拢=负σ膨s筑/材s妇s翠（倦1震）式中：暮K辫30总—侄醒由直弊径搁30c踩m姓的荷载爹板测得辱的地基轿系数（磨M妇P奴a/m筒），计晋算取整口数。育符肌σ肠-皆S莲曲线中浓s祝s画=1费.25倾10猪-3玩m望相对应蚕的荷载博强度盏(炉MP无a)词。赢s灿s鹊—花开下沉量登基准值耀（废=1呼.25申10附-3淘m窑）。持1渐.然8马试验记体录格式长表赞1员K简30侦平板载困荷试验稀记录皂工程名剩称创蓝阳邀填料类仿型观侍拉吸试验编给号镰企工程地些点颤钱妙或填层厚关度过源删凯试验日们期限施工单呢位漆透腥观检测里句程集厕团试验人掏员眠荷载板吵直径检钞测标高屋试验负凯责人标惭贼加载火顺序过荷载搜强度真σ恼(哄Mpa榜)脊油压表绩读数喇P蚕压肺(赠Mpa势)储下沉量户s接(伟mm)导(应百分表浸读饥数伐)精荷载板部中心下到沉量缠（漆m猪m招）聋表粗1恼表蒜2升表译3聚平均劳预压床0.0督1饺复位再0.0泰0完1赠0.0箭4蓬2饲0.0匪8蛛3朝0.1农2挤4遗0.1烧6搅5拾0.2瘦0汤6胶0.2济4稀复核年观月雀日荡访诞锣试验年汽月日袋1.眉9价随机误栗差校正石1.9仆.拨1俩由被测碗土体表五面状态战影忠响曾,船所出现密的随机度误差可沟通过作齿图法役和婶K追30牢ADJ遥US载T佳程序进麦行校正拘。育1.9哄.2浪养作图法栽校正见浮图热2哀所示。图2.随机误差的校正示意图2.随机误差的校正示意搅1折)液当试验殊结果如哪图中曲绣线挎②杜时，曲建线经坐礼标原点背，可不匆校正。督2串)教当试验校误差结犯果如图轨中曲做线怖①帽时，应溉在曲线臣出现明筐显拐点海的位置慨沿正常坝曲线延娘伸蜡,成使交坐S民轴惧于条O室1雅点酿,晓此时零忌点下粉移欠△军S槽″辉,汇标准下膨沉量应船为更S翻1摆=而S冶s昏+忆△证S统″卖，并由裙此对应龄的荷载猪强度项计算出滚K烈s旗值。扫3持)必当试验森结果如答图中曲耻线傻③爸时，应泽在曲线录出现明释显拐点姿的位置朱沿正常沙曲线曲嚷率延激伸炊,穷使交它S茄轴鬼于伙O貌3准点，此肥时零点边上窄移宋△抱S辞′马，标准拣敲耀S之3床=阻S乡S开-孩△锹S龟′限，并由赏此对应摄的荷载单强度戴计算出糕K加S超值。坦1.1番0括K霞30严平板载制荷试验海仪校验市方法估1.1府0.1伍惠K后30另平板载厌荷试验诉仪在使秩用中应吸定期进勇行校验钱,逃以消除间由于仪毅器自身色系恰统液压房阻力变刊化所引着起的测理量误差闹。通过气校验测缸定出实逆际加载峰值或实即际荷载只板正应炊力值与谱系统压是力表读虑数值之竿间的相沸关关系裤，建立脱其回归这方程，拆并经整借理绘制猜成图表挣，以作础为堤K伴30赖平板载贡荷试验之的计算输基础。据1.1泡0.2起更K视30皇平板载蚀荷试验狸仪校验龄的技术时条件躲1谨结试验仪绪配置的宁压力表椅、百分如表（或扇电子数晚显表）摧应定期物送检进声行计量侨标定。项2批橡试验仪写液压系拨统应不抵渗漏油什。酿3册铜用于校凑验的压弹力支架牛或压力粱机的承驶载能力雷应大玻于尘50竞k茂N兽。间4纹旨用于校讲验的压夏力机的激计量误构差应小戚于高10方N土，压力熟传感器该计量误孤差应小贫于旷5赚N妄。淘1.1诊0.3极惰K冒30劫平板载真荷试验反仪的校撒验有以额下二种畅方法：哄测定实敞际加载送值假F由与压力放表读数鹊值额P锈压隔之间的历相关关顷系壤1捧）校验牲时，如荷图滨3锡所示，格将备K飘30侨试验仪棋安放于捡压力支越架或压寿力机上便，其上耗端安置随业已送辱检过的仙测力仪悲。通过毫手动油广泵对试烂验仪进魂行逐级钳增量加野压直至私加到预冤计的最池大测量索载荷为墙止，按叉表枣2死记醒录每次芝增量加味压后的挪测力仪指和压力概表的读崇数，反窜复进行简三次鸟，以求拴出每次口增量状平均值着。圆图滴3程校验方刊法心1售示意洽1-医支架；塔2-委测力仪越；脑3-辈千斤顶萝；携4-握Ф愿30训荷载板愚；捕5-原压力表刻；捎6-咱手动油黑泵咐表不2赌货校验方史法暑1衰记录表鲁加攀村载总级系桐数装测力仪裁示值矛(促kN不)福实际加屿载仪值核F锡(撤kN)靠压力表淹读数值裤P影压事(业MP密a败)帐1进2粘3差平均宁1临2仇3枝平均烤1冶0起0妨0晚0培0渣0.0拼00言0.0甘00图0.0犬00泰0.0焰00玉2跃3舰4尤5目6驻7柏8阿校验员系馋完非芦月盛核验微员乏让读判归锁字壮导校验日盒期萄蝴傍年葡厅廊月么子骗日悠2材）整理例校验数趋据后得讨出其回售归方程稍为：贺够乏唇争币滴湖睡卡婆汗印(2摊)窄式中：逼F喘—害实际加死载值，敢（邻k衫N狮）；薯—吊压力表饼读数，追（好MPa括）；赌B姑—倾斜率；坊A生—踪截距。愤3张）在进尾行测试深时，可误根据公葡式盛(1多)池由记P碰压也得出相燕对应忠的思F兴值并按畅公捐式误(清2驼)本计算出榜荷载板捉正应力更σ夕值。萄紫扛棚碧演顶枝凉代厨婆屈（糊3掏）定式中：葵σ冤—疏荷载板超正应力瞎，（肃M淋P钟a眠）；宽W郊—筐试验仪章的基本谎重量，岂（创k贫N捞）；发A劫—僚φ帖30c雕m泼荷载板殿面积基，境706妹.86绸cm师2妄。欠注：试毫验仪的粪基本重以量滋W屋包括千牺斤顶、栏荷载板股及组装册在板上欢的仪表顽支架等并重量，省至于测眼试过程均中在千苹斤顶上竞端增加君的接杆愧重量，逗由于已倚被相应扬增加的蠢系统阻趣力所抵省消，故把不予以朝考虑。落测定荷探载板正族应短力堵σ趣与压力唉表读数荡值字P塌压努之间的碌相关关国系践1齿）校验专时，如团图柄4朽所示，秘将情K灰30艘试验仪笼安放于晚压力支希架或压肥力机上铁，其下泳端安置耐业已送隆检过的盾压力传美感器。饥通过手堪动油泵贞对试验雁仪进行覆逐级增劈量加压村直至加捞到预计备的最大兆测量载签荷为止桨，按娱表爷3流记录每愧次增量粪加压后延的压力波传感器苍和压力奏表的读缴数，反营复进行印三次，寺以求出裙每次增矿量平均丙值。评图栽4蜡校验方今法免2绍示意屡1-饶支架；头2-霉测力仪旅；互3-弊千斤顶酷；遵4-滩Ф余30苏荷载板询；梦5-浩压力表盒；墙6-锯手动油魄泵瞒7-苗压力传魂感器；例8-愉传感器技示值表煎表湾3相财袖校验方糊法雄２记替录表刚加言怀载无级徒申数际压力传丸感器示蹄值沃(拐kN)阴实际荷裙载板正疤应力值陈（极MP秧a棍）芝压力表质读数值答P球压狂(呆MP忍a验)掘1吓2比3源平均东1周2铅3路平均昂1万0诞0报0田0宰0祖0.0共00佛0.0令00恶0.0鸽00苗0.0孝00婚2棒0.0汤4尊3耳0.0券8批4桌0.1也2析5便0.1常6枝6我0.2争0灭7摔0.2精4争8暗0.2章8伪校验员蚕上蓝康兵涛核验洲员士芝陆洪洪吉唤茧赌炕校验日晨期酬进久年贪携新月退府孕日附2践）整理集校验数余据后得烫出其回折归方程稻为：价变唯盛吩董脾墙活奴川（敏4渴）凶3烘）在进困行测试疏时，可堡根据公缎式贝(筒３夹)砍由咐P湿压取得出相蕉对应匠的帮σ谅值。臭1.1采0.4想粗K悉30统平板载买荷试验臣仪校验换周期：示在新仪符器使用伴的前三融个月内滩，应每检月校验富标定挂一次，戴以作出熔相应的距误差修电正，当差三次标重定的误浅差小秤于因±中5千，即认睬为仪器铜已进入仪稳定期烈。但仪讲器每次闻投入新筛工点使沙用前或灵每年必浩须予以藏校验一达次。如1.1述1蚕举例斜（德国虎工业标泽准医DIN催181葱3再4破，兼200兽1章年隐9租月版）刘德国工判业标青准埋DIN滔181砍3硬4木（运200屈1婚年蠢9昏月版）册中对舒E步V2雹和购Ks面平板载纯荷试验幸所采用缓的仪器狡设备和移试验方幕法做了焰具体的幻规定。崖德国铁紫路标准炎中采用叛E船V2帜而不采赖用耕K摄30圈，陈厅对于公叼路和机巩场等铺泰盖式建吵筑结构雅的测试呈，要获她取地基增系数点k滚s出原则上宪采用直鉴径届762削m黑m清的承载灰板，亦太称为跪DIN管181既34嘉唇—柳76抄2亏检测。前平板载事荷试验矛所采用河的军位移测坦试设备夹的安装欧见聋图训5漏。涌E删V2萌和胶Ks弊的测试馆在叉国际上替普遍采她用的肿是具有剥代表性芹的刻德沃国裹HMP党马格德蜡堡测量越仪器制那造有限市责任公德司开发败PD映G殃系列车E是V2经和宴Ks俯测试仪答（见还图盲6疗）。程图例说早明杜：为a州）按照锈秤杆原谷理设计除的可旋骡转的测园量臂；庸位移测添试时要耐考虑杠圈杆的比针例裙h成P来:谢h醒M惑。戏b欺）单轴放可伸缩费移动的堂测量臂站;搬位移测秩试比例摄为脱1勾:1芝。吗1萄、测量祸表，即蕉位移传辩感器采 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