CN109826175A - 一种土工合成材料加筋土填筑质量的检测方法 - Google Patents

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徐超
金家庆
梁程
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Abstract

本发明涉及一种土工合成材料加筋土填筑质量的检测方法，包括以下步骤：根据规范制备标准加筋复合体；进行室内填筑模拟试验，测得不同压实度下加筋复合体的动回弹模量值；对室内模拟试验结果进行拟合，建立加筋复合体的填土压实度与动回弹模量值之间的定量关系；给定所需加筋复合体的填土压实度，计算实际工程中该填土压实度下加筋复合体对应的填土动回弹模量Ep1值；根据规范制备实际工程中所需的加筋复合体，进行填筑质量检测，得到动回弹模量Ep2值，比较大小，得出结论。与现有技术相比，本发明具有快速、准确、无损及设备便携等特点。

Description

一种土工合成材料加筋土填筑质量的检测方法
技术领域
本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及一种土工合成材料加筋土填筑质量的检测方法。
背景技术
土工结构的填筑施工(碾压)质量是保证其工作性能的前提，如填方路堤、大坝、堤防等，因此各国相关标准中都规定：在土工结构施工过程中，都要求采取适当的方法对填土的压实效果(干密度、压实度等)进行检测和评价。目前，对填土压实效果的检测多基于密度或压实度检测法：如灌水法、灌砂法、蜡封法、环刀法以及大体积法等直接密度测试法，此类方法效率低、实时性差、测试数据缺乏代表性且对填土体会产生破坏；而核子密度仪法、剪切波法、表面波法等间接密度检测法，其工作参数受颗粒级配、粗颗粒含量等因素的影响较大，对料源变化大的路段需要多次标定，影响检测效率和评价结果。另外，密度或压实度作为物理指标仅能间接反映路基的力学性能，在某些情况下，即使填土达到设计的压实度，但其强度指标仍不满足要求。且上述检测及评价方法仅针对填土体本身，无法反映包括加筋材料在内的加筋复合土体的工程性能。对于加筋复合体，急需一种能够快速检测其压实效果的方法。
经过大量工程实践证明，土工合成材料加筋可有效提高填土体的承载力和模量，而本方法就是针对加筋土复合体的工程性能，在接近实际的加筋复合体模拟试验以及多种检测方法检测结果基础上，建立加筋复合体中填土压实度和动回弹模量之间的内在联系，通过建立动回弹模量与压实度之间的定量关系，提出一种用便携式落锤弯沉仪检测和评价加筋复合体填筑质量的方法，这种方法具有快速、准确、无损及设备便携等特点，对工程实践中加筋复合体压实效果检测和评价具有实际意义。
中国专利CN104120703A公开了一种土石混填路基压实度检测方法，包括以下步骤：一、挖取土石混填路基；二、采用5mm筛网进行筛分取筛上物，计算出土石混填路基的含石量P5；三、筛选出土石混填路基的最大粒径dmax；四、测出土石混填路基的动态回弹模量Evd；五、根据预测模型，计算出土石混填路基的压实度K，但该专利只针对土石混填路基压实度的检测，考虑了含石量、最大粒径对压实度检测的影响，并未涉及加筋复合体填筑质量的检测，且该专利的应用受填料含石量和最大粒径的限制，所测的动回弹模量仅为36MPa～48MPa，难以适应于工程实践中不同填料的要求，而本专利可针对不同的填料类型，且本专利不仅限于公路路基填筑质量检测，对于其他加筋土结构(加筋挡墙、加筋桥台等)也适用。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种土工合成材料加筋土填筑质量的检测方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种土工合成材料加筋土填筑质量的检测方法，该方法包括以下步骤：
(1)根据实际工程情况，以规范确定的填筑体分层填土厚度、筋材铺设间距和填土体所需的压实度，在室内搭建加筋复合体填筑模型进行模拟试验；
(2)对不同压实度的加筋复合体填筑模型，用便携式落锤弯沉仪进行检测，得到不同压实度下加筋复合体填筑模型的动回弹模量Ep值，并建立压实度与动回弹模量Ep值之间的定量关系；
(3)给定实际工程填筑体所需的填土压实度，根据所确定的定量关系计算该填土压实度下的动回弹模量Ep1值；
(4)采用便携式落锤弯沉仪测定待测实际工程填筑体的实际动回弹模量Ep2值，若Ep2≥Ep1，填筑质量达到要求；若Ep2＜Ep1，填筑质量达不到要求。
进一步地，所述加筋复合体填筑模型的最小尺寸大于3倍承载板直径。
进一步地，模拟试验的压实度不少于3种，每层填土完毕后，进行不少于3次的便携式落锤弯沉仪试验。
进一步地，所述加筋复合体填筑模型的填料最大粒径不大于75mm，填料分层填筑、分层压实，分层填土的厚度不大于45cm。
进一步地，该加筋复合体分层填土的厚度为20cm，筋材铺设的间距20cm，压实度与动回弹模量Ep值之间的定量关系为：EP＝1.64K-114.39，其中，K为填土压实度。
进一步地，所述的便携式落锤弯沉仪所测填土粒径不大于承载板直径的1/4，测试有效深度为承载板直径的1.5-2倍，动回弹模量测试范围为10-225MPa。
本发明提供了一种土工合成材料加筋土填筑质量的检测方法，有效解决了目前工程中对加筋复合体填筑质量检测方法的不足，且该方法具有快速、准确、无损及设备便携等特点，对工程实践中加筋复合体压实效果检测和评价具有实际意义。与现有技术相比，本发明采用便携式落锤弯沉仪检测加筋复合体动回弹模量来评价加筋复合体填筑质量，具有以下有益效果：
1、使用动回弹模量来评价加筋复合体的填筑质量，相比于其他物理性指标，动回弹模量能直接反映整个加筋复合体的力学性能，而不只是单纯填土的力学性能，且应用动回弹模量来表征路基的抗变形能力的方法已被国内外广大同行所接受；
2、从测试速度上来看，采用便携式落锤弯沉仪来检测加筋复合体的填筑质量，与传统的压实度检测方法相比，检测效率高，平均每点不到3min。可以大幅缩短检测时间，从而使施工连续进行，保证进度；并且在相同的时间内，可以采集更多的数据，从而使检测结果更具有代表性。通过对施工过程进行现场跟踪检测，发现问题及时处理，真正实现施工过程中的质量控制；
3、测试精度上来看，便携式落锤弯沉仪自动化程度高，受人为因素影响小，使检测结果更加准确客观。检测结果能够自动存储和输出，避免人为进行数据记录和处理过程出现误差和错误；而且便携式落锤弯沉仪具有全自动数据处理系统，检测结果能够通过液晶显示并实现波形及结果的现场打印输出，确保检测结果的准确性和客观性；
4、检测时不需要进行破坏性试验，不用挖坑取样，不会对检测层造成结构性损伤，有利于提高工程质量。
附图说明
图1为本发明的测试方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种快速评价土工合成材料加筋土填筑质量的检测方法，包括以下步骤：
(1)根据规范确定该填筑体分层填土的厚度，筋材铺设的间距和填土体所需的压实度；
(2)在接近实际工程中加筋复合体边界条件下，进行室内不同压实度加筋复合体填筑模拟试验，用便携式落锤弯沉仪对加筋复合体填筑模型进行填筑质量检测，得到不同压实度下加筋复合体动回弹模量Ep值；
(3)通过对室内模拟试验结果进行拟合，建立加筋复合体填土压实度与动回弹模量之间的定量关系；
(4)确定实际工程中加筋复合体的填土压实度，根据步骤3所确定的定量关系式计算实际工程中在该压实度下填土的动回弹模量Ep1值。
(5)按规范要求对实际工程进行分层填土，压实，铺设筋材，加筋复合体填筑完成后，应用便携式落锤弯沉仪对其进行填筑质量检测，得到其动回弹模量Ep2值；
(6)如若实际工程得到加筋复合体动回弹模量Ep2值大于步骤3所确定的定量关系计算得到的动回弹模量Ep1值，填筑质量达到要求，可进行下一层土体填筑；如若Ep2小于Ep1，说明加筋复合体填筑质量不达标，应对其进一步压实，直到Ep2大于Ep1。
本发明所采用的便携式落锤弯沉仪为北京高铁建科技发展有限公司自行研制的GTJ-Evd便携式落锤弯沉仪，由加载系统、数据采集系统、数据传输系统和承载板(承载板直径300mm，厚20mm)组成，根据铁路土工试验规程，便携式落锤弯沉仪所测填土粒径不大于承载板直径的1/4，且测试有效深度约为承载板直径的1.5倍，动回弹模量测试范围：10MPa≤Ep≤225MPa。
便携式落锤弯沉仪，得到的加筋复合体动回弹模量Ep值，按下式计算。
式中：
p——单位压力，0.1MPa；
a——承载板半径150mm；
μ0——泊松比；
l——实测承载板中心弯沉峰值(mm)；
EP——路基动回弹模量(MPa)
上式可简化为：
加筋复合体填土压实度与动回弹模量之间的定量关系可用下式表示：
EP＝aK+b
a，b为回归系数，将规范所要求压实度代入定量关系式得到动回弹模量值EP1。
对于所测的加筋复合体填料的最大粒径不大于75mm，填料分层填筑、分层压实，分层填土的厚度不大于45cm。在接近实际工程中加筋复合体边界条件下，进行室内不同压实度加筋复合体填筑模拟试验，为消除边界条件的影响，保证检测方法的可靠性，室内模拟试验的模型最小尺寸应大于3倍承载板直径，且室内压实度不少于3种，每层填土完毕后，进行不少于3次的便携式落锤弯沉仪试验。
以下通过具体应用进一步说明本发明。
一种土工合成材料加筋土填筑质量的检测方法，用于公路路基压实度测试，具体步骤为：
(1)根据公路路基设计规范和美国联邦公路管理局(FHWA)临时规范确定该加筋复合体分层填土的厚度为20cm，筋材铺设的间距20cm和填土体所需的压实度不小于95％；
(2)在黏性土地基中开挖1m×1.5m(深×宽)的圆形试验坑，进行三种压实度90％、94％、98％加筋复合体填筑模拟试验，填料为碎石土，最大粒径为26mm。加筋复合体填筑完成后，用便携式落锤弯沉仪对加筋复合体填筑模型进行填筑质量检测，得到三种压实度下加筋复合体动回弹模量Ep值；
(3)通过对室内模拟试验结果进行拟合，得到加筋复合体填土压实度与动回弹模量之间的定量关系为：
EP＝1.64K-114.39
(4)确定实际工程中加筋复合体所需压实度，根据定量关系式计算实际工程中在该压实度下填土的动回弹模量Ep1值，即：将压实度K＝95％，代入公式计算得到工程所需的动回弹模量Ep1＝41.41MPa；
(5)按规范要求对实际工程进行分层填土，压实，铺设筋材，加筋复合体填筑完成后，应用便携式落锤弯沉仪对其进行填筑质量检测，得到其动回弹模量Ep2值；
(6)如若实际工程得到加筋复合体动回弹模量Ep2≥41.41MPa，填筑质量达到要求，可进行下一层土体填筑；如若Ep2＜41.41MPa，说明加筋复合体填筑质量不达标，应对其进一步压实，直到Ep2≥41.41MPa。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种土工合成材料加筋土填筑质量的检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)根据实际工程情况，以规范确定的填筑体分层填土厚度、筋材铺设间距和填土体所需的压实度，在室内搭建加筋复合体填筑模型进行模拟试验；
(2)对不同压实度的加筋复合体填筑模型，用便携式落锤弯沉仪进行检测，得到不同压实度下加筋复合体填筑模型的动回弹模量Ep值，并建立压实度与动回弹模量Ep值之间的定量关系；
(3)给定实际工程填筑体所需的填土压实度，根据所确定的定量关系计算该填土压实度下的动回弹模量Ep1值；
(4)采用便携式落锤弯沉仪测定待测实际工程填筑体的实际动回弹模量Ep2值，若Ep2≥Ep1，填筑质量达到要求；若Ep2＜Ep1，填筑质量达不到要求。
2.根据权利要求1所述的一种土工合成材料加筋土填筑质量的检测方法，其特征在于，所述加筋复合体填筑模型的最小尺寸大于3倍承载板直径。
3.根据权利要求1所述的一种土工合成材料加筋土填筑质量的检测方法，其特征在于，模拟试验的压实度不少于3种，每层填土完毕后，进行不少于3次的便携式落锤弯沉仪试验。
4.根据权利要求1所述的一种土工合成材料加筋土填筑质量的检测方法，其特征在于，所述加筋复合体填筑模型的填料最大粒径不大于75mm，填料分层填筑、分层压实，分层填土的厚度不大于45cm。
5.根据权利要求1所述的一种土工合成材料加筋土填筑质量的检测方法，其特征在于，该加筋复合体分层填土的厚度为20cm，筋材铺设的间距20cm，压实度与动回弹模量Ep值之间的定量关系为：EP＝1.64K-114.39，其中，K为填土压实度。
6.根据权利要求1所述的一种土工合成材料加筋土填筑质量的检测方法，其特征在于，所述的便携式落锤弯沉仪所测填土粒径不大于承载板直径的1/4，测试有效深度为承载板直径的1.5-2倍，动回弹模量测试范围为10-225MPa。
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