CN103389244A

CN103389244A - 快速平板载荷试验方法

Info

Publication number: CN103389244A
Application number: CN2013103288340A
Authority: CN
Inventors: 肖金凤; 邢亮; 孙嘉良; 杨岳勤; 杨永强; 李树峰
Original assignee: China Railway Fifth Survey and Design Institute Group Co Ltd
Current assignee: China Railway Fifth Survey and Design Institute Group Co Ltd
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2033-07-31
Also published as: CN103389244B

Abstract

本发明公开了一种快速平板载荷试验方法，包括地基系数K_s快速试验方法和二次变形模量E_v2快速试验方法。地基系数K_s快速试验方法采用一级加载到最大荷载，根据荷载与沉降量计算K_s值；二次变形模量E_v2快速试验方法采用一级加载到最大荷载，沉降量相对稳定后，卸除全部荷载，再二级加载到要求荷载，根据荷载与沉降量计算E_v2值。试验时间只需几分钟，大幅减少了试验时间，提高检测效率，使平板载荷试验检测速度快、检测结果准确。

Description

快速平板载荷试验方法

技术领域

本发明涉及一种检测路基压实质量的技术，尤其涉及一种快速平板载荷试验方法。

背景技术

《高速铁路设计规范》（TB10621—2009）规定，高速铁路有碴轨道路基压实标准力学指标采用地基系数K₃₀、动态变形模量E_vd，无砟轨道路基压实标准可采用地基系数K₃₀或变形模量E_v2（含E_v2/E_v1）、动态变形模量E_vd指标。

现有技术中，地基系数K₃₀和变形模量E_v2试验都属于静态平板载荷试验，都是在直径为30cm的承载板上逐级施加静力荷载，观测地基在各级荷载作用下的沉降，根据荷载——沉降曲线计算地基的地基系数K₃₀或变形模量E_v2值；其试验时间较长，检测一点通常需四十分钟左右。

上述现有技术至少存在以下缺点：

K₃₀和E_v2试验时间长、检测效率低及施工等待检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测速度快、检测结果准确的快速平板载荷试验方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的快速平板载荷试验方法，包括地基系数K_s快速试验方法和二次变形模量E_v2快速试验方法；

所述地基系数K_s快速试验方法包括步骤：

首先，进行场地测试面平整，并安置测试仪；

然后，进行加载试验：

选用直径300mm至600mm的圆形承载板，施加0.30MPa至0.15MPa荷载，当承载板的下沉量达到稳定时，读取荷载强度和下沉量读数，然后卸除荷载；

之后，按下式计算地基系数K_s的快速试验结果：

K_s=σ_s/S_s

式中：K_s——由圆形承载板快速试验方法测得的地基系数，单位：MPa/m，计算取整数；

σ_s——荷载强度，单位：MPa；

S_s——承载板中心下沉量，单位m；

所述二次变形模量E_v2快速试验方法包括步骤：

首先，进行场地测试面平整，并安置测试仪；

然后，进行加载试验，包括：

一次加载：选用直径为300mm至600mm的圆形承载板，施加0.50MPa至0.25MPa荷载，当承载板的下沉量达到稳定时，卸载并记录残余沉陷或将沉降量测表读数调零；

二次加载：对所述直径为300mm至600mm的圆形承载板，施加0.45MPa至0.20MPa荷载，当承载板的下沉量达到稳定时，读取荷载强度和下沉量读数，然后卸除荷载；

之后，按下式计算变形模量E_Vi的快速试验结果：

E_{vi} = \frac{π}{4} (1 - γ^{2}) \frac{pd}{z}

式中：E_V _i—i次变形模量，单位：MPa；

γ—泊松比；

P—载荷强度，单位：MPa；

d—承载板直径，单位：mm；

Z—承载板中心下沉量，单位：mm；

根据上式计算二次变形模量E_v2时，P取二次加载的载荷强度，Z取二次加载产生的下沉量Z₂。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的快速平板载荷试验方法，包括地基系数K_s快速试验方法和二次变形模量E_v2快速试验方法，由于采用一级加载到最大荷载（不逐级加载），沉降量相对稳定后，卸除全部荷载，再二级加载到要求荷载进行E_v2试验；K_s试验只需一级加载到最大荷载，根据荷载与沉降量计算K_s或E_v2值。试验时间只需几分钟，大幅减少了试验时间，提高检测效率。另外，通过现场对比试验，研究现行K₃₀、E_v2与快速K₃₀、E_v2试验结果的相关关系。该发明提供的技术方案可以使平板载荷试验检测速度快、检测结果准确。

附图说明

图1为本发明实施例一中对直径600mm承载板加、卸载试验的沉降量与荷载示意图；

图2为本发明实施例二中对直径600mm承载板加、卸载试验的荷载强度与沉降量示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的快速平板载荷试验方法，其较佳的具体实施方式是：

包括地基系数K_s快速试验方法和二次变形模量E_v2快速试验方法；

所述地基系数K_s快速试验方法包括步骤：

首先，进行场地测试面平整，并安置测试仪；

然后，进行加载试验：

之后，按下式计算地基系数K_s的快速试验结果：

K_s=σ_s/S_s

σ_s——荷载强度，单位：MPa；

S_s——承载板中心下沉量，单位m；

所述二次变形模量E_v2快速试验方法包括步骤：

首先，进行场地测试面平整，并安置测试仪；

然后，进行加载试验，包括：

之后，按下式计算变形模量E_Vi的快速试验结果：

E_{vi} = \frac{π}{4} (1 - γ^{2}) \frac{pd}{z}

式中：E_V _i—i次变形模量，单位：MPa；

γ—泊松比；

P—载荷强度，单位：MPa；

d—承载板直径，单位：mm；

Z—承载板中心下沉量，单位：mm；

所述地基系数Ks快速试验方法中，选用直径300mm、400mm和600mm的承载板，分别施加0.30MPa、0.23MPa和0.15MPa荷载，当承载板1min内的下沉量不大于总下沉量的1%时，认为该荷载下承载板的下沉量达到稳定。

所述地基系数Ks快速试验方法中，在加载试验前首先进行预加荷载，对所述直径300mm、400mm和600mm的承载板，分别预加0.04Mpa、0.03MPa和0.02MPa荷载，维持该荷载30s后卸载，然后等待30s后，将沉降量测表读数调零。

所述二次变形模量E_v2快速试验方法中，选用直径为300mm、400mm和600mm的承载板；

一次加载分别施加0.50MPa、0.40MPa和0.25MPa荷载，当15秒内的沉降不大于0.02mm时，认为该荷载下承载板的下沉量达到稳定，然后在5秒内卸除荷载；

二次加载分别施加0.45MPa、0.35MPa和0.20MPa荷载，并维持荷载至少持续30s，当15s内的沉降不大于0.02mm时，认为该荷载下承载板的下沉量达到稳定。

所述二次变形模量E_v2快速试验方法试中，在加载试验前首先进行预加荷载，对所述300mm、400mm和600mm的承载板分别施加0.018MPa荷载，维持该荷载10s到15s后卸载，将沉降量测表读数调零。

所述场地测试面平整后，使用毛刷扫去松土，当处于斜坡上时，将所述测试面做成水平。

本发明的快速平板载荷试验方法，包括地基系数K_s和二次变形模量E_v2快速试验方法，检测速度快、检测结果准确。

具体实施例：

1、地基系数K_s快速试验方法试验操作步骤，如图1所示：

（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，应将测试面做成水平；

（2）安置测试仪；

（3）加载试验：

①预加荷载，对直径300mm、400mm和600mm的承载板，分别预加0.04MPa、0.03MPa和0.02MPa荷载，维持该荷载30s后卸载，然后等待30s后，将沉降量测表读数调零。

②加载：对直径300mm、400mm和600mm的承载板，分别施加0.30MPa、0.23MPa和0.15MPa荷载，当承载板的下沉量达到稳定时（当1min内的下沉量不大于总下沉量的1%时，可认为该荷载下承载板的下沉量达到稳定），读取荷载强度和下沉量读数，如图1所示；然后卸除荷载。

（4）试验结果计算：

地基系数快速试验结果K_s按下式计算：

K_s=σ_s/S_s (1)

式中：K_s——由圆形承载板快速试验方法测得的地基系数（MPa/m），计算取整数；直径300mm、400mm及600mm的承载板，地基系数分别以K₃₀、K₄₀及K₆₀表示。

σ_s——荷载强度(MPa)；

S_s——承载板中心下沉量（m），图1所示的实施例中，S_s＝S₁。

2、二次变形模量E_v2快速试验方法试验操作步骤，如图2所示：

（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，应将测试面做成水平。

（2）安置测试仪：

（3）加载与卸载：

①预加荷载，对承载板施加0.018MPa荷载，维持该荷载10s到15s后卸载；将沉降量测表读数调零。

②第一次加载：对直径为300mm、400mm和600mm的承载板，分别施加0.50MPa、0.40MPa和0.25MPa荷载，并维持荷载至少持续30s；当15s内的沉降量不大于0.02mm时，读取荷载强度和下沉量读数；当在15s内测量的承载板沉陷值超过0.02mm时，需继续维持该荷载（当15秒内的沉降不大于0.02mm时，被认为该荷载下路基的沉陷变形稳定）。

③卸载：在5秒内卸除荷载，并记录残余沉陷Z₀，如图2，或将沉降量测表读数调零。

④第二次加载：对直径为300mm、400mm和600mm的承载板，分别施加0.45MPa、0.35MPa和0.20MPa荷载，并维持荷载至少持续30s；当承载板的沉陷值达到稳定时（当15s内的沉降不大于0.02mm时，被认为该荷载下路基的沉陷变形稳定），读取荷载强度和下沉量读数，如图2；然后卸除荷载。

（4）试验结果计算：

根据Boussinesq公式，变形模量E_Vi按下式计算：

E_{vi} = \frac{π}{4} (1 - γ^{2}) \frac{pd}{z}

(2)

式中：E_V _i—i次变形模量（MPa）；

γ—泊松比；

P—载荷强度（MPa）；

d—承载板直径（mm）；

Z—加载产生的下沉量，图2所示的实施例中，第一次加载产生的下沉量为Z₁，第二次加载产生的下沉量为Z₂（Z₂=Z₃-Z₀）（mm）；

本发明所述的快速平板载荷试验方法，采用一级加载到最大荷载（不逐级加载），沉降量相对稳定后，卸除全部荷载，再二级加载到要求荷载（K_s试验只需一级加载到最大荷载），根据荷载与沉降量计算K_s或E_v2值。试验时间只需几分钟，大幅减少了试验时间，提高检测效率。另外，通过现场对比试验，研究现行K₃₀、E_v2与快速K₃₀、E_v2试验结果的相关关系。该发明提供的技术方案可以使平板载荷试验检测速度快、检测结果准确。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种快速平板载荷试验方法，其特征在于，包括地基系数K_s快速试验方法和二次变形模量E_v2快速试验方法；

所述地基系数K_s快速试验方法包括步骤：

首先，进行场地测试面平整，并安置测试仪；

然后，进行加载试验：

之后，按下式计算地基系数K_s的快速试验结果：

K_s=σ_s/S_s

σ_s——荷载强度，单位：MPa；

S_s——承载板中心下沉量，单位m；

所述二次变形模量E_v2快速试验方法包括步骤：

首先，进行场地测试面平整，并安置测试仪；

然后，进行加载试验，包括：

之后，按下式计算变形模量E_Vi的快速试验结果：

E_{vi} = \frac{π}{4} (1 - γ^{2}) \frac{pd}{z}

式中：E_V _i—i次变形模量，单位：MPa；

γ—泊松比；

P—载荷强度，单位：MPa；

d—承载板直径，单位：mm；

Z—承载板中心下沉量，单位：mm；

2.根据权利要求1所述的快速平板载荷试验方法，其特征在于，所述地基系数Ks快速试验方法中，选用直径300mm、400mm和600mm的承载板，分别施加0.30MPa、0.23MPa和0.15MPa荷载，当承载板1min内的下沉量不大于总下沉量的1%时，认为该荷载下承载板的下沉量达到稳定。

3.根据权利要求2所述的快速平板载荷试验方法，其特征在于，所述地基系数Ks快速试验方法中，在加载试验前首先进行预加荷载，对所述直径300mm、400mm和600mm的承载板，分别预加0.04Mpa、0.03MPa和0.02MPa荷载，维持该荷载30s后卸载，然后等待30s后，将沉降量测表读数调零。

4.根据权利要求1所述的快速平板载荷试验方法，其特征在于，所述二次变形模量E_v2快速试验方法中，选用直径为300mm、400mm和600mm的承载板；

5.根据权利要求4所述的快速平板载荷试验方法，其特征在于，所述二次变形模量E_v2快速试验方法试中，在加载试验前首先进行预加荷载，对所述300mm、400mm和600mm的承载板分别施加0.018MPa荷载，维持该荷载10s到15s后卸载，将沉降量测表读数调零。

6.根据权利要求1至5任一项所述的快速平板载荷试验方法，其特征在于，所述场地测试面平整后，使用毛刷扫去松土，当处于斜坡上时，将所述测试面做成水平。