Ev2变形模量试验

E v2变形模量试验
1、试验目的和适用范围
Ev2静态模量试验是通过圆形承载板和加载装置对地面进行第一次加载和卸载后，再进行第二次加载，用测得的承载板下应力σ和与之相对应的承载板中心沉降量s，来计算变形模量Ev2及Ev2/Ev1值的试验方法。

该试验适用于粒径不大于承载板直径1/4的各类土和土石混合填料。

2、所用主要仪器设备
变形模量Ev2测试仪器应包括承载板、反力装置、加载装置、荷载量测装置及沉降量测装置。

1）承载板应符合下列要求：
（1）承载板直径应为300±0.2mm，厚度应为25±0.2mm，材质应为Q345钢。

承载板上应带有水准泡。

（2）承载板加工表面粗糙度Ra不应大于6.3μm。

2）反力装置的承载能力应大于最大试验荷载10kN以上。

3）加载装置应符合下列要求：
（1）千斤顶应通过高压油软管与手动液压泵连接。

千斤顶顶端应设置球铰，并配有可调节丝杆和加长杆件。

（2）高压油软管长度不应小于2m，两端应装有自动开闭阀门的快速接头。

（3）手动液压泵上应装有可调节减压阀，可准确地对承载板进行分级加、卸载。

（4）千斤顶两边应固定，并确保不倾斜。

千斤顶活塞的行程不应小于150mm。

在试验过程中，应保证千斤顶高度不应超过600mm。

4）荷载量测装置的量测表量程应达到最大试验荷载的1.25倍，最大误差应不大于1%，显示值应能保证承载板上的荷载有效位至少达到0.001MPa。

5）沉降量测装置应符合下列要求：
（1）沉降量测装置应由测桥和测表组成。

（2）测桥的测量臂可采用杠杆式（见图17.11）或垂直抽拉式（见图17.12）。

测量臂应有足够的刚度。

图17.11 杠杆式测量臂
1—触点2—承载板3—千斤顶4—加长杆件5—反力装置
6—沉降量测表7—支撑架8—杠杆支点9—测量臂10—支撑座
1—触点2
6—沉降量测表7—支撑架8—垂直支架9—支撑座
（3）承载板中心至测桥支撑座的距离应大于1.25m。

杠杆式测量臂杠杆比hP:hM可在1：1至2：1范围内选择，选定后不得改变。

（4）沉降量测表最大误差不应大于0.04mm，分辨率应达到0.01mm，量程不应小于10mm。

辅助工具应包括铁锹、钢板尺（长400mm）、毛刷、刮铲、水准仪、铅锤、褶尺、干燥中砂、石膏粉、油、遮阳挡风设施等。

测试仪器标定应符合下列规定：
（1）传感器、测表应按国家有关规定标定。

（2）变形模量Ev2测试仪必须每年标定一次。

3、试验要点
1）场地测试面应进行平整，并使用毛刷扫去表面松土。

当测试面处于斜坡上时，应将承载板支撑面做成水平面。

2）测试仪器安置应符合下列要求：
（1）将承载板放置于测试点上，使承载板与地面完全接触，必要时可铺设一薄层干燥砂（2～3mm）或石膏腻子。

同时利用承载板上水准泡或水准仪来调整承载板水平。

当用石膏腻子做垫层时，应在承载板底面上抹一层油膜，然后将承载板安放在石膏层上，左右转动承载板并轻轻击打顶面，使其与地面完全接触，被挤出的石膏应在凝固前清除，直至石膏凝固以后方可进行测试。

（2）将反力装置承载部位安置于承载板上方，并加以制动。

承载板外侧边缘与反力装置支撑点之间的距离不得小于0.75m。

（3）将千斤顶放在承载板的中心位置，使千斤顶保持垂直。

用加长杆和调节丝杆使千斤顶顶端球铰座与反力装置承载部位紧贴。

（4）安置测桥时应将沉降量测装置的触点自由地放入承载板上测量孔的中心位置，沉降量测表必须与测试面垂直。

测桥支撑座与反力装置支撑点的距离不得小于1.25m。

（5）试验过程中测桥和反力装置不得晃动。

（6）沉降量测装置应有遮阳挡风设施。

3）预加载时，应预先加0.01MPa 荷载约30s ，待稳定后卸除荷载，将沉降量测表读数调零。

4）加载与卸载应符合下列要求： （1）变形模量Ev2试验第一次加载应分为6级，并以大致相等的荷载增量（0.08MPa ）逐级加载，达到最大荷载为0.5MPa 或沉降量达到5mm 时所对应的应力后，再进行卸载。

（2）承载板卸载应按最大荷载的50%、25%和0三级进行。

（3）卸载后，按照第一次加载的操作步骤，并保持与第一次加载时各级相同的荷载进行第二次加载，直至第一次所加最大荷载的倒数第二级。

（4）每级加载或卸载过程必须在1min 内完成。

（5）加载或卸载时，每级荷载的保持时间为2min ，在该过程中荷载应保持恒定。

（6）试验中若施加了比预定荷载大的荷载时，应保持该荷载，并将其记录在试验记录表中，加以注明。

5）当试验过程中出现承载板严重倾斜，以至水准泡上的气泡不能与圆圈标志重合或承载板过度下沉及量测数据出现异常等情况时，应查明原因，另选点进行试验，并在试验记录表中注明。

4、资料整理与计算
1）每一级荷载的应力σ和所对应的沉降量测表读数sM 应按表17.34填写。

承载板中心沉降量s 应按下式计算：
M
M
P
h
h
s =s
（17-51）
式中 s ——承载板中心沉降量（mm ）；
sM ——沉降量测表读数（mm ）； hP/hM ——杠杆比。

2）根据试验结果绘制应力—沉降量曲线（见图17.13），应力—沉降量曲线上应用箭头标明受力方向。

应力
沉降量S (m m
)
图17.13 应力—沉降量曲线
3）变形模量Ev 计算应符合下列规定：
（1）第一次加载和第二次加载所得到的应力—沉降量曲线，可用17-52式表达：
s = a0 + a1·σ + a2·σ2 （17-52）
式中 σ——承载板下应力（MPa ）；
s ——承载板中心沉降量（mm ）； a0——常数项（mm ）；
a1——一次项系数（mm/ MPa ）； a2——二次项系数（mm/ MPa2）。

2 应力—沉降量曲线方程的系数是将测试值按最小二乘法计算得到的。

用于计算系数的方程式为：
201i 2i
i
1
1
1
n n n
i i i a n a a s σσ===⋅++=∑∑∑ （17-53）
230i 1i
2i
i i
1
1
1
1
n
n
n
n
i i i i a a a s σσσσ====++=⋅∑∑∑∑ （17-54）
2342
0i 1i 2i i i 1
1
1
1
n n n n
i i i i a a a s σσσσ====++=⋅∑∑∑∑ （17-55）
σ1，s1；σ2，s2；σn……sn ，分别为每级荷载的应力和相应的承载板中心沉降量测试值。

3 变形模量EV 是通过应力—沉降量曲线在0.3σmax 和0.7σmax 之间割线的斜率确定的，变形模量应按下式计算：
EV =
121max
1
1.5r
a a σ+ （17-56）
式中 EV —— 变形模量（MPa ）；
r —— 承载板半径（mm ）；
σ1max —— 第一次加载最大应力（MPa ）； a1 —— 一次项系数（mm/ MPa ）； a2 —— 二次项系数（mm/ MPa2）。

6.0.4 试验结束应将试验结果按表1
7.35填写。

表中E v2/ E v1的比值可用来检查检测结果的正确性，此值一般不应大于2.5。

v1形模量为E v2。