无损检测技术 课件 4.1落球法检测岩体才开回弹模量

无损检测技术超声回弹法检测混凝土强度CONTENTS知识基础任务分析一二目录二三检测流程

任务引入

某已运营高速公路，经养护单位日常养护时发现，该路基承载力和弯沉等可能存在一定问题，养护单位现场采用贝克曼梁和承载板等方法对相关参数进行检测，因传统检测方法繁琐而复杂。受养护单位委托，我公司采用落球式回弹模量检测仪对其进行检测。将养护单位用贝克曼梁和承载板检测的位置，采用落球式回弹模量检测仪进行复测并对比结果。教学目标思政目标通过引入“交通建设发展”新理念——质量、安全思政元素，培养学生树立“工程质量、终身负责”的理念01熟悉混凝土强度检测的目的及适用范围掌握超声回弹法检测流程和检测方法；掌握超声回弹法检测仪连接注意事项.02会查阅检测规程、公路工程质量检验评定标准；能正确使用仪器；会确定检测的测区、布置测点；会数据采集及分析软件、分析波形，判定岩土材料回弹模量具检测报告03具有严格遵守安全操作规程的态度，具备认真的学习态度及解决实际问题的能力；具有严谨、认真负责的工作态度04技能目标知识目标素质目标一、知识基础

填方工程是道路、桥梁、铁路、水利、市政等工程的安全基础，也是各类基础建设的基础，填方工程的质量关系到整个工程的质量、进度、安全等，科学、合理的监控测试方法是保证填方工程施工的重要措施。近年来，随着高速铁路，高速公路的迅猛发展，行业对填方工程的质量要求日益严格，对现场测试、施工过程控制等的需求也日益广泛。

检测意义

填方工程的质量往往是通过岩土材料力学指标监督控制，岩土材料力学特性（包括刚性特性及强度特性）是其最为重要的性能指标。同时，由于岩土材料的力学特性受到很多因素的影响，如材料种类，级配，含水量，密度，碾压方式等，因此，开发一种能够现场测试岩土材料力学特性的简便可靠的方法也势在必行。

检测意义

填方工程所用的材料主要是岩土类材料，主要包括碎石、砂质土、粘质土以及水泥稳定土等材料，具有天然性、多样性、复杂性等特性。其中，材料的变形特性决定了其沉降特性，对于高速铁路、高速公路这样的长、大工程显得尤为重要。可见，保证填筑材料的变形特性的均匀性，对提高道路的耐久性具有极其重要的意义。此外，填方工程不仅体积浩大，而且具有较强的隐蔽性，一旦填筑到上层部位，其下层部位的质量就难以得到检测和监督，从而为一些不良业者提供了可乘之机。因此工程上一直期待着能在施工现场准确、直接、快速、方便的检测填土力学特性的有效方法。

检测意义

落球检测基于Hertz冲击理论，可以快速、高精度地测试岩土材料的变形特性，能够大面积，全断面进行填土的施工质量监理，有效地杜绝偷工减料等不正行为，保证施工质量，具有巨大的社会效益和经济效益。为保证重大工程的建设质量有着非常重要的意义。

检测意义

方法原理

通过金属的刚性球体落下，利用Hertz碰撞理论（也称Hertz弹性接触理论）并经过岩土材料的塑性修正，能够直接测定材料的：（1）变形模量E；（2）回弹模量E_ur。同时，根据弹性理论和相关经验公式，还可以推算：（1）基床系数K_30；（2）贝克曼弯沉L_0；（3）物理指标（干密度、压实度、相对密度等）；（4）强度指标等。

检测方法对比

基于柔性变形概念的“等效变形法”具有以下特点：(1)受大粒径砾石（孤石）的影响小；采用等效变形法得到的测试值为更加能够反映实际的土质情况。(2)受局部软弱部的影响大；对软弱土质的灵敏性有了很大的提高；采用等效变形法能够更加合理地反映不同材料的影响，从而避免了大粒径块体对测试结果的过大影响，保证了测试结果的稳定性。

方法特点

弹性模量可根据测试碰撞体与路基碰撞时的加速度～时间过程，通过Hertz接触理论计算得到。该碰撞过程可分离为压缩过程和回弹过程,因此可以分别计算出压缩时和回弹时的弹性模量。对于碾压后的路基材料，由于反复加载、卸载，其压缩过程和回弹过程的时间差异相对较小，所以本方法中回弹模量的计算直接采用整个碰撞接触时间各测点的回弹模量及压缩模量分别按式(T0946-2)和式(T0946-3)进行计算:

弹性模量计算

（1）模量计算：

弹性模量计算K——材料修正系数，见表T0946-1μs——路基材料的泊松比，见表T0946-1;μf_(不锈钢）泊松比，取0.3;mf——碰撞体的质量(kg)，取19.1kg;Ef——碰撞体材料（不锈钢）的变形模量(MPa），取200×103MPa;TC——碰撞接触时间(s）;TCC——碰撞压缩过程时间(s）;

（1）模量计算：

弹性模量计算Rf——自由下落球体的曲率半径(m)，为0.12m;V0——自由下落球体与被碰撞对像碰撞时的速度(m/s):,其中:g=9.80m/s2;H——球体的下落高度(m），为0.5m时，Vo=3.10m/s。图4-2压缩回弹示意图

（2）材料修正：

弹性模量计算由于粒径的不同，使得落球测得的变形模量也会发生一定的变化。根据我们所作的大量的试验，我们引入了相应的修正系数。根据土质材料的种类，修正系数在0.6～1.1之间，粒径越大，修正系数越小。

E✱=kE(k为修正系数)二、任务分析（一）检测目的：

落球法检测岩土材料回弹模量（二）适用范围：

适用于填方工程岩土材料（粘土、粉土、砂石土、砾石土土质路基等）力学特性相关参数（回弹模量、压缩模量、回弹弯沉、K30、CBR、压实度等）的检测以及铺装碾压均匀性评价。1检测对象包括路基、路堤、大坝、基坑回填等岩土材料填筑的分部工程结构。2本方法不适用于大粒径超过100mm的土质路基模量测试。3（三）仪器设备：

（四）测区布置与测点选择

（1）均匀性评价（出图）测点布置需要对测试结果进行图像化表示时，需要按照下图顺序进行测试，若每个测点需要测试多次，相邻激振点距离不小于0.5m。各测点的等价值作为该测点的特征值，作为图形处理的基础。见图1.（2)其他指标检测测点布置当检测某位置的检测结果时，对某一测点测试位置进行测量并进行评价时，各敲击的布置见下图2。检测工作要求（1）现场工作环境温度在-10℃～45℃之间。（3）被测表面坡度小于10°。（4）测试现场附近无影响测试的施工作业、磁场、静电等。（五）检测工作要求（2）测试表面无明显积水或潮湿现象，无明显碎石等杂物，表面填筑材料较为均匀。三、检测流程1.准备工作2.测试步骤3.数据处理按式（3-1）计算每个测区的模量

4.检测报告