路基试验检测PPT.ppt

路基试验检测,客运专线铁路基床以下路堤压实标准,基床以下路堤采用（K30、n或K）双指标控制,客运专线铁路基床底层压实标准,基床底层采用地基系数K30、动态变形模量Evd和孔隙率n（或压实系数K）三项指标控制,客运专线铁路基床表层级配碎石压实标准,基床表层级配碎石（或级配砂砾石）的压实标准应采用地基系数K30、动态模量Evd和孔隙率n三项指标控制,土的物理指标,所谓土的物理性质就是表示土中三相比例关系的一些物理量。土的物理性质指标不仅可以描述土的物理性质和它所处的状态，而且在一定程度上反映了土的力学性质。,土的物理性质指标的分类,一类是必须通过试验测定的，如含水率、密度和土粒比重，称为直接指标；一类是根据直接指标换算的，如孔隙比、孔隙率、饱和度等，称为间接指标,土的三相图,为便于说明这些物理性质指标的定义和它们的换算关系，常用三相图表示土体内三相的相对含量。,土的含水率(一),含水率：土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示 表达式：,土的含水率（二）,测定方法：烘干法。先称出天然湿土的质量，然后放在烘箱里，在100105下烘干，称干土的质量。,土中孔隙率n,定义：土中的孔隙的体积与土的总体积之比，以百分数表示表达式：由上式可推出Pd-土的干密度G-土的颗粒密度,孔隙率测试方法,孔隙率的测试一般根据公式2进行，通过测定填料的干密度Pd（灌砂法）和颗粒密度G求得。干密度一般用灌砂法和灌水法得到，颗粒密度G一般室内试验得到。由于土的颗粒密度分为视密度Gs和毛体积密度Gm两种测试方法，因此，孔隙率的测试也有两种结果n1和n2计算公式为：,两种方法的比较（一）,1、利用颗粒密度Gs测算的孔隙率n1是土体中包含颗粒内部裂隙在内的所有孔隙体积与整个土体体积之比。颗粒视密度Gs测试试验中，土样要先烘干，称重后放入水中测试土颗粒排开水的体积，干重量与体积之比即为颗粒视密度。在水中，土颗粒内部开口裂隙将被水填充，土颗粒排开水的体积（土颗粒体积）不包括颗粒开口裂隙。孔隙率n1计算中包括了颗粒开口裂隙体积。,两种方法的比较（二）,2、利用颗粒密度Gm测算的孔隙率n2是土体中颗粒之间的孔隙体积与整个土体体积之比。颗粒毛密度Gm测试试验中，土样要先制成饱和面干状态，称重后放入水中测试土颗粒排开水的体积，式样干重量与该体积之比即为颗粒毛体积密度。孔隙率n2计算中不包括了颗粒开口裂隙体积。,路基压实检测宜选用颗粒间孔隙率n2,在土样被压实的过程中，颗粒内部的孔隙不会被压缩（除非颗粒密度强度很低，碾压过程中被破碎，这种情况不在我们考虑范围之内），一般只有颗粒之间的孔隙被压缩，使颗粒与颗粒之间更加紧密。从土的抗剪强度产生的机理可知，土的强度取决于颗粒之间的摩擦力与凝聚力。为了提高土体强度，减小压缩性，使土体处于更加稳定状态的目的，要求控制颗粒与颗粒之间的可压缩空隙，而非颗粒内部的孔隙。所以，作为土体压实质量的控制指标选用颗粒间孔隙率n2更为合适。,压实系数K,环刀法灌水法气囊法核子湿度密度仪灌砂法铁路工程土工试验规程（TB101022004）,孔隙率n,灌水法灌砂法气囊法铁路工程土工试验规程（TB101022004）,一、环刀法,环刀法是测量现场密度的传统方法。用环刀法测得的密度是环刀内土样所在深度范围内的平均密度。它不能代表整个碾压层的平均密度。环刀法是用已知质量及容积的环刀，切取土样，使土样的体积与环刀容积一致，这样环刀的容积即为土的体积；土样称量后，减去环刀的质量就得到土的质量。然后便可计算出土的密度。环刀法适用于较均一呈塑态的粘性土。,试验方法及步骤,1、测定环刀的质量及体积 用测径卡尺测量环刀的内径及高度,计算得环刀的体积；然后，将环刀置于天平上称得环刀质量m1,准确至0.01。2、切取土样 在环刀内壁上涂以薄层凡士林，将环刀刃口向下放在土样表面上，用切土刀把土样削成略大于环刀的土柱，然后垂直向下轻压环刀，边压边削，至土样高出环刀为止。用钢丝锯或切土刀将环刀与土柱分离，削去两端余土并修平。擦净环刀外壁，称环刀与土总质量m2，准确至0.1g。取环刀两端削下的土样测含水率。试样制备应迅速。,环刀法计算及注意事项,=m0/V=(m2-m1)/Vd=/(1+0.01 w)式中:试验的湿密度（g/cm3）,计算至0.01 g/cm3；d试验的干密度（g/cm3）；m0湿试样质量（g）；V 环刀容积（cm3）；w 试样含水率（%）；m1 环刀质量（g）：m2 环刀与土总质量（g）.注意事项：1、用环刀切取土样时，必须严格按试验步骤操作，不能急于求成，用力过猛或图省事不削成土柱，这样容易使土样开裂扰动。2、修平环刀两端余土时，不得在试样表面往返压抹。对于较软的土，宜先用钢丝锯将土样锯成几段，然后用环刀切取。,二、灌水法,灌水法属于对压实土面的破坏性量测方 法，是利用水去置换试洞的体积。灌水法适用于现场测定最大粒径小于60mm的土的密度,灌水法试验步骤,1、在选定的试坑位置处铲平略大于试坑直径的地面，并根据土的最大粒径，按铁路工程土工试验规程TB10102表5.5.2规定确定试坑尺寸。2、按确定的试坑直径划出坑口轮廓线，在轮廓线内下挖至要求高度。边挖边将坑内的试样装入盛土容器内，称土的质量，准确至10g，并取代表性土样测定含水率。3、试坑挖好后，将略大于试坑容积的塑料薄膜袋沿坑底、坑壁紧密相贴，到地面后翻开袋口，袋口周围用重物压牢固定。4、记录储水筒内初始水位高度，打开储水筒的注水管，让水缓缓流入坑内塑料薄膜袋内，当袋内水面上升到接近坑口地面时将水流调小，待水面与坑口地面齐平时立即关闭注水管，持续35min，记录储水筒内水位的高度。如袋内出现水面下降时，应另取塑料薄膜袋重做试验。,灌水法计算,=mp/VpVp=(H1-H2).Aw式中:Vp试坑体积（cm3）；H1储水筒内初始水位高度（cm）；H2储水筒内注水终止时水位高度（cm）；Aw储水筒断面积（cm2）；,三、气囊法,气囊法属于对压实土面的破坏性量测方法，是利用气囊式容积测定仪去计算试洞的体积。气囊法适用于现场测定最大粒径小于20mm的土的密度,气囊法试验步骤（一）,1、清扫场地，护坑环置于试坑位置。2、仪器置于护坑环上，并用压块固定。3、打开排气阀，将测尺游标推至缸筒顶端。4、关上排气阀，慢慢向下推动活塞，直到水位管中溶液水柱升至水位标线。读取数显测尺初始数显数值（L1）并做记录。5、提起活塞，使水柱退回零位，松开固定压块，移走仪器。,气囊法试验步骤（二）,6、试坑开挖和试样称量按铁路工程土工试验规程TB10102第5章第5.2.2条第12款的规定进行。7、仪器重新置于护坑环上并固定，将测尺游标重新推至缸筒顶面，慢慢地向下推动活塞，直到溶液水柱升至水位标线，读取数显测尺终止数显数值（L2）并做记录8、当坑壁与大气温差较大时，气囊在坑内停留时间不宜超过3 min.,气囊法试验计算,=mp/VpVp=(L2-L1).Ag式中:L1数显测尺初始读数（mm）；L2数显测尺终止读数（mm）；Ag容积仪常数（cm3/mm）；,四、核子密度湿度仪法,所谓的核子密度湿度仪法，即利用元素的放射性来测定各种材料的密度和湿度。核子仪法适用于现场测定填料位细粒土、砂类土的压实密度。核子仪法的优点：1、被测土体体积大，结果具有代表性；2、测量不受材料化学、矿物的或者结构的因素影响；3、由操作人员引起的误差几乎没有，因为操作非常简单，仪器自动计算结果，连同计量单位仪器显示在屏幕上；核子仪法的缺点：它发出的放射性物质对人体有害。,五、灌砂法,灌砂法属于对压实土面的破坏性量测方法，是利用均匀颗粒的砂（标准砂）去置换洞内的体积。该方法适用于现场测定最大粒径小于20mm的土的密度，也是当前最通用的方法，很多工程都把灌砂法列为现场测定密度的主要方法,工地常用的灌砂筒,灌砂法需要的工具,标准砂的制备,1、凡经过清洗洁净，烘干冷却后能自由流动且不胶结的砂均可使用；2、砂的粒径在0.250.5mm为宜；3、标准砂应根据需要经常进行标定。,仪器的标定（一）,1、在储砂筒内装满砂。筒内砂的高度与筒顶的距离不超过15mm。称筒内砂的质量m1，准确至1g。每次标定及而后的试验都维持这个质量不变;2、将开关打开，让砂流出，并使流出砂的体积与工地所挖试洞的体积相当(或等于标定罐的容积)。然后关上开关，并称量筒内砂的质量m5，准确至1g。,玻璃板上的砂就是填满灌砂筒下部圆锥体的砂，质量m2,仪器的标定（二）,3、将灌砂筒放在玻璃板上。打开开关，让砂流出，直到筒内砂不再下流时，关上开关，并细心地取走罐砂筒。4、收集并称量留在玻璃板上的砂或称量筒内的砂，准确至1g。玻璃板上的砂就是填满灌砂筒下部圆锥体的砂。重复上述测量，至少三次。最后取其平均值m2，准确至1g。,确定量砂的密度（一）,1、用水确定标定罐的容积V(cm3)将空罐放在台秤上，使罐的上口处于水平位置，读记罐质量m7，准确至1g。向标定罐中灌水，注意不要将水弄到台秤上或罐的外壁。将一直尺放在罐顶，当罐中水面快要接近直尺时，用滴管往罐中加水，直到水面接触直尺。移去直尺，读记罐和水的总质量m8。重复测量时，仅需用吸管从罐中取出少量水，并用并用滴管重新将水加满到接触直尺。标定罐的体积按下式计算：V标定罐=(m8-m7)/水 2、在储砂筒中装入质量为m1的砂，并将罐砂筒放在标定罐上，打开开关，让砂流出，直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关。取下罐砂筒，称筒内剩余的砂质量，准确至1g。重复上述测量，至少三次，最后取其平均值m3，准确至1g。,确定量砂的密度（二）,3、按下式计算填满标定罐所需砂的质量 ma(g)：mam1-m2-m3 m1灌砂入标定罐前，筒内砂的质量，g；m2灌砂筒下部圆锥体内砂的平均质量，g；m3灌砂入标定罐后，筒内剩余砂的质量，g。4、按下式计算量砂的密度s(gcm3)：sma/V 式中：V标定罐的体积，cm3。,标准砂密度标定的图片步骤（一）,标准砂密度标定的图片步骤（二）,灌砂法试验步骤（一）,1、在试验地点，选一块约40cmX40cm的平坦表面，并将其清扫干净。将基板放在此平坦表面上。如此表面的粗糙度较大，则将盛有量砂m5(g)的灌砂筒放在基板中间的圆孔上。打开灌砂筒开关，让砂流人基板的中孔内，直到储砂筒内的砂不再下流时关闭开关。取下罐砂筒，并称筒内砂的质量m6，准确至1g。m5-m6灌砂筒下部圆锥体内及基板和粗糙表面间砂的总质量2、取走基板，将留在试验地点的量砂收回，重新将表面清扫干净。将基板放在清扫干净的表面上，沿基板中孔凿洞，洞的直径lOOmm。在凿洞过程中，应注意不使凿出的试样丢失，并随时将凿松的材料取出，放在已知质量的塑料袋内，密封。试洞的深度应等于碾压层厚度。凿洞毕，称此塑料袋中全部试样质量，准确至1g。减去已知塑料袋质量后，即为试样的总质量mt。,灌砂法试验步骤（二）,3、从挖出的全部试样中取有代表性的样品，放入铝盒中，测定其含水率w。样品数量：对于细粒土，不少于lOOg；对于粗粒土，不少于500g。w=(m-ms)ms 100%其中：w含水率；m取样湿土质量；ms取样烧干土质量4、将基板安放在试洞上，将灌砂筒安放在基板中间(储砂筒内放满砂至恒量m1)，使灌砂筒的下口对准基板的中孔及试洞。打开灌砂筒开关，让砂流人试洞内。关闭开关。仔细取走灌砂筒，称量筒内剩余砂的质量m4，准确至1g。5、如清扫干净的平坦的表面上，粗糙度不大，则不需放基板，将罐砂简直接放在已挖好的试洞上。打开筒的开关，让砂流入试洞内。在此期间，应注意勿碰动灌砂筒。直到储砂筒内的砂不再下流时，关闭开关。仔细取走灌砂筒，称量筒内剩余砂的质量m4，准确至1g。,灌砂法试验步骤（三）,6、取出试洞内的量砂，以备下次试验时再用。若量砂的湿度已发生变化或量砂中混有杂质，则应重新烘干，过筛，并放置一段时间，使其与空气的湿度达到平衡后再用。7、如试洞中有较大孔隙，量砂可能进入孔隙时，则应按试洞外形，松弛地放入一层柔软的纱布。然后再进行灌砂工作。8、计算整理 按下式计算填满试洞所需的质量mb(g)（1）灌砂时试洞上放有基板的情况 mbm1-m4-(m5-m6)（2）试洞上不放基板的情况 mbm1-m4-m2 式中:m1灌砂入试洞前筒内砂的质量，g；m2灌砂筒下部圆锥体内砂的平均质量，g；m4、m4灌砂入试洞后，筒内剩余砂的质量，g；m5-m6灌砂筒下部圆锥体内及基板和粗糙表面间砂的总质量，g。,灌砂法试验步骤（四）,1、按下式计算试验地点土的湿密度(gcm3)；=湿土质量体积=mt(mb/s)=（mt/mb）s 式中:mt试洞中取出的全部土样的质量，g；mb填满试洞所需砂的质量，g；s量砂的密度，gcm3。2、按下式计算试验地点土的干密度d(gcm3)d=/(1+0.01 w)式中：湿密度；w 含水率,试验图片,灌砂法密度试验记录,灌砂法注意事项（一）,灌砂法是施工过程中最常用的试验方法之一。此方法表面上看起来较为简单，但实际操作时常常不好掌握，并会引起较大误差；又因为它是测定压实系数的依据，故经常是质量检测监督部门与施工单位之间发生矛盾或纠纷的环节，因此应严格遵循试验的每个细节，以提高试验精度。为使试验做到准确，应注意以下几个环节：（1）标准砂要规则。标准砂如果重复使用，一定要注意晾干，处理一致，否则影响标准砂的密度；（2）每换一次标准砂，都应标定标准砂的密度；,灌砂法注意事项（二）,（3）地表面处理要平整，只要便面凸出一点（1mm），使整个表面高出一薄层，其体积也算到试坑中去了，会影响试验结果。（4）在挖孔时试坑周壁应笔直，避免出现上大下小或上小下大的情形，这样就会使检测密度偏大或偏小。（5）灌砂时检测厚度应为整个碾压层厚，不能只取上部或者只取下部碾压层的填料。,六、地基系数K30试验,K30平板载荷试验是采用直径为30cm的荷载板测定下沉量为1.25mm的地基系数试验方法，属单循环荷载试验，计量单位MPa/m。K30平板载荷试验适用于粒径不大于荷载板直径1/4的各类土和土石混合填料。国外还有用直径为60cm和75cm的荷载板试验确定的地基系数K60和K75。,试验仪器的校验,1、测试地基系数时，应对仪器进行测试校验。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。3、仪器每次投入新工点或每年必须予以校验一次。,K30试验适用条件和要求,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、K30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。,K30试验适用条件和要求,2、K30平板载荷试验的测试有效深度范围为400500mm。由于K30平板载荷试验成果所反映的是压板下大约15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。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。,K30试验适用条件和要求,4、对于粗、细粒均质土，宜在压实后24h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23 d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。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23mm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)。,K30试验适用条件和要求,6、雨天或风力大于6级的天气，不得进行试验。,K30试验步骤（一）,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。2、安置平板载荷仪：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（23mm）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。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。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。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。,K30试验步骤（二）,3、加载试验：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。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。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。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。,试验结果计算及制图,1、根据试验结果绘出荷载强度与下沉量关系曲线，见图1。,试验结果计算及制图,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=s/SS 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。s-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）,计算实例,动态变形模量Evd检测,Evd动态平板载荷试验法是采用Evd动态变形模量测试仪来监控检测土体压实指标动态变形模量Evd值的试验方法。适用范围：铁路、公路、机场、城市交通、港口码头、工业与民用建筑的地基施工质量监控测试。,Evd 动态变形模量测试仪,湘桂铁路扩改工程Evd检测实例,监理站中心试验室主任相晓娟在做Evd检测试验,Evd动态变形模量测试仪工作原理,利用落锤从一定高度自由下落在阻尼装置上，产生的瞬间冲击荷载，通过阻尼装置及传力系统传递给直径300mm的承载板，在承载板下面（即测试面）产生的动应力，使承载板发生沉陷s 即承载板振动的振幅，由沉陷测定仪采集记录下来。沉陷值s 越大，则被测点的承载力越小；反之，越大。,Evd 动态变形模量测试仪特点,体积小、重量轻、便于携带安装及拆卸方便、操作简便自动化程度高、测试速度快性能稳定、测试精度高检测费用低适应范围广 环保型，无核辐射、废气等污染 动载测试符合土体实际受力状况,Evd试验前准备,平整测试面放置荷载板加载装置在荷载板上就位用测量电缆将沉陷测定仪与荷载板连接松开搬运锁,Evd试验步骤,打开沉陷测定仪电源使导向杆保持垂直进行三次预冲击连续三次冲击测试显示三次测试的沉陷值S1、S2、S3显示三次平均沉陷值Sm和动态变形模量值Evd储存并打印测试结果,Evd与K30的相关关系式,细粒土:K30=3.45 Evd+0.1 粗粒土:K30=3.33 Evd+6.09碎石土:K30=3.10 Evd+14.3级配碎石:K30=3.49 Evd+14.4摘自铁路工程土工试验规程（TB10102-2004）,