变形模量Ev2和动态变形模量Ev
K30EvEvd
各自的测试原理 • 动态变形模量Evd 操作时，除了平整场地和垫铺干砂外，要预先施加三次 冲击荷载，然后作三次落锤冲击试验，求平均值。尽管预先 施加三次冲击荷载，但由于反弹很难保证载荷板同地面的结 合象静载那样良好，测试的沉降在很大程度上是界面的影响， 测试值其实也不是真正意义上的动态变形模量，出现了动态 的变形模量远小于静态变形模量的结果，德国的试验显示 Ev2/Evd的比率为1.0～4，其意义实际上是一个用于质量控制 和检验的与试验方法有极大关系的参数。
各自的测试原理
• 动态变形模量Evd
各自的测试原理
• 动态变形模量Evd
各自的测试原理 • 动态变形模量Evd 试验记录落锤冲击时板的沉降。在假定冲击力恒定和泊 松比μ为0.21的情况下，由弹性半空间体上圆形局部荷载的公 式计算模量：
EVd 0.79(1 2 )r / s 1.5r / s 22.5 / s
各自的测试原理
• 变形模量Ev1和Ev2
各自的测试原理 • 变形模量Ev1和Ev2 变形模量计算的理论基础是弹性半空间体上圆形局部荷 载的公式： E0 0.79(1 2 )r / s 取μ为0.21，并采用增量形式：
EV 1.5r / s
计算0.3到0.7的割线。为了有效地利用测试记录的数据，减小 误差也采用对试验数据作二次回归： s a0 a1 a2 2 利用下式计算：
各自的测试原理
• 地基系数K30
各自的测试原理
• 地基系数K30
各自的测试原理 • 地基系数K30 试验的基本步骤为： 1.平整场地，除去松土； 2.安置平板载荷仪； 3.加载。 加载为分级加载。按《铁路工程土工试验规程》 TB10102—2004，加载为先预加0.01MPa荷载30s，待稳定后 卸除荷载，然后以0.04MPa的增量，逐级加载。每增加一级 荷载，当1min的沉降量不大于该级荷载沉降量的1%时，增加 下一级荷载。当总沉降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。而以前，在K30试验中，加载一般 采用0.035MPa为一级，且预压荷载也为0.035MPa。
基床以下路堤填料及压实标准
2 改良土压实标准：当采用物理改良方法时，应符合本表规定；当采用化学改良方法时，除符合本表规定外，还应满足设计提出的技术要求。
基床底层采用A、B组填料或改良土，其压实标准应符合下表:注：改良土压实标准：当采用物理方法改良时，应符合本表规定；当采用化学方法改良时，除符合本表规定外，还应满足设计提出的技术要求。
基床表层采用级配碎石，材料规格应满足《可用专线基床表层级配碎石暂行技术条件》的要求，其压实标准应符合下表规定：过渡段施工方法、工艺及质量要求除应满足现行《客运专线铁路路基工程施工技术指南》（TZ212）要求外，还应符合下列规定:1 过渡段包括路基与桥台过渡段、路基与横向结构物过渡段、路基与隧道过渡段、路堤与路堑过渡段和不同填料过渡段等，应按设计要求施工。
2 对于不同形式的过渡段，当总想设置范围重叠或者相距较近时，应按设计要求采取适当措施，连通设置，保证纵向刚度平顺过渡。
3 路基与桥台之间过渡段，水泥稳定级配碎石（掺30%~5%水泥）压实标准应满足K30≥150MPa/m、E V2≥80MPa、E Vd≥50MPa和n<28%，采用A、B组填料，压实标准应满足表基床底层压实标准规定。
路基与涵洞过渡段施工符合下列规定：1）当涵洞顶部至路基面得高度h≥2.0m时，应在涵洞≥侧面设置水泥稳定级配碎石（掺3%~5%水泥）过渡段，过渡段范围内的基床表层级配碎石掺3%~5%水泥。
2）当涵洞顶部至路基面的高度0.7m≤h<2.0m时，参照填方桥路过渡段方式，采用两次过渡方案，在涵洞顶面及两侧设置正梯形的水泥稳定级配碎石（掺3%~5%水泥）过渡段，压实标准为K30≥150MPa/m、E V2≥80MPa、E Vd≥50MPa和n<28%。
在延伸设置一段倒梯形过渡段，采用A、B组填料压实标准应满足表基床底层压实标准规定。
过渡段范围内的基床表层级配碎石掺3%~5%水泥。
路基检测标准及检测方法
路基填筑
①、一般段路基填筑
施工里程范围内路基工程采用A、B组填料填筑，基床底层及基床底层以下路堤填筑标注采用《客运专线无砟轨道铁路设计指南》针对基床底层的有关标准。
碾压标准见下表：基床底层填料压实标准
检测频率为：施工单位：沿线路纵向每100m每压实层抽样检验空隙率n或压实系数K 6个点，其中：左右距路肩边线1m处各2个点，路基中部2个点，若有反压护坡道地段每100m增加1个点；每填高0.9m 抽样检验地基系数K30、动态变形模量Evd、二次变形模量Ev2个4个点，其中：据路基边线2m处左、右各1个点，路基中部2个点。
监理单位：监理单位按施工单位抽样检验数量的10%平行检验孔隙率n或压实系数K、动态变形模量Evd，见证全部地基系数K30和二次变形模量Ev2。
②、过渡段路基填筑
过渡段路基核心体填筑采用掺5%水泥级配碎石，两侧采用A、B 组填料。
核心体填料压实标准为：
说明：括号内数据为基床表层压实标准。
掺入水泥级配碎石过渡段每填高约90cm采用滴定法抽样检验3处（左、中、右个一处），水泥掺入量允许偏差为设计规定值的0～1.0%。
过渡段填筑外形尺寸允许偏差。
浅论EV2／EV1比值在基床表层级配碎石检测中的作用
浅论EV2/EV1比值在基床表层级配碎石检测中的作用摘要：本文通过哈大客运专线路基基床表层级配碎石施工讨论了Ev2/Ev1比值对路基基床表层压实质量的控制作用。
关键词：路基基床表层、级配碎石、静态变形模量Ev2、Ev2/Ev1比值、压实度1、前言我国现在迎来一个铁路客运专线发展的一个高峰期，全国大力建设设计速度为350Km/h，并大量采用无砟轨道的客运专线，这对路基填筑质量的检测技术提出了特别高的要求。
借鉴外国高速铁路建设经验，我国客运专线无碴轨道路基压实质量的检测与评价采用了静态变形模量指标，也就是EV2检测技术。
2、静态变形模量EV2概念静态变形模量Ev2属于路基土体的强度指标，由平板载荷试验二次加载，测得承载板下应力σ和与之相对应的承载板中心沉降量S来计算得到。
应力—沉降量关系方程：式中，——承载板下应力(MPa)S——承载板中心沉降量（mm）——常数项——一次项系数（㎜/ MPa）——二次项系数（㎜/ MPa2）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：Si—每级对应的承载板中心沉降量（mm）σi—每级对应的应力（MPa）在测试Ev2的同时，利用第一次加载试验可测得一次变形模量Ev1，EV1和EV2的计算公式为：EVi=1.5r/(+σ1max)式中：Evi—变形模量（MPa）；r—承载板半径（㎜）；σ1max---第一次加载的最大应力（MPa）；3、基床表层的填料及试验检测要求在我国铁路客运专线的基床表层填料中一般采用级配砂砾石或级配碎石等材料填筑。
在哈大铁路客运专线基床表层的填料采用的是0～5mm、5～10mm、10～20mm、20～40mm四级掺配的级配碎石。
(1) 材料性能要求为：大于1.7mm集料的洛山机磨耗率不大于30%。
大于1.7mm集料的硫酸纳溶液浸泡损失率不大于6%。
小于0.5mm细集料的液限不大于25%，塑限指数不大于6。
不得含有粘土及其它杂质。
核子仪及EV1、EV2资料
•
2. 控制变形是路基设计的关键
控制变形是路基设计的关键，采用各种不同的路基结构型式的首要目的是为
高速线路提供一个高平顺、均匀和稳定的轨下基础。由散体材料组成的路基 是整个线路结构中最薄弱、也是最不稳定的环节，是轨道变形的主要来源。它 在多次重复荷载作用下所产生的累积永久下沉（残余变形）将造成轨道的不平 顺，同时其刚度对轨道面的弹性变形也起关键性的作用，因而对列车的高速走 行条件有重要的影响。
三、核子湿度密度仪
工作原理
• • MC-3和MC-4型核子湿度密度仪内部装有两种放射源。铯137r源用来测量密 度，镅241/铍中子源用来测量水分。中子源安在机壳底部位置不变。r源装在 辐射源金属杆底部内，随测量深度而变。 测量密度时，铯137r源发出r射线进入被测材料。如果材料的密度较低，大量 的r射线就会穿过它，被装在仪器内的盖草—密勒计数管检测到，那么在单位 时间内计到的数就较大。反之，如果材料的密度较高，高密度的材料吸收了 部分r射线，起了辐射屏蔽作用，在单位时间内计到的数就较小。然后，微处 理器把检测管接收数值（称为密度计数值）除以存储在仪器内的密度标准计 数值，得到计数比，再把计数比送入密度计数程序可算出被测材料的密度 （这种密度包含被测材料水分，又称为湿容重）。 测量水分时，中子源放射的中子流进入被测材料，被测材料水分中的氢原子 与高能中子相碰撞使之减速，减速后的慢中子被仪器内的氦—3探测管接收到。 被测材料含水量大，在单位时间内所转化的慢中子数也多，检测管接收的慢 中子数就多。反之就小。然后，微处理器把接收的慢中子数（称为水分计数 值）除以水分标准计数值得到水分计数比，再把计数比送入水分计数程序可 算出被测材料的水分重。
• 由于传统的环刀法、灌砂法及注水法测定填土容重的方法需要测 定其含水量，而测定填土含水量的烘干法从试验中得出结论需要时间 很长，与现代化高效率的施工碾压机械常常发生矛盾，并且受外界因 素的影响较大。为此，利用微电子技术，通过放射性元素（γ 射线和 中子射线）测量填土的密度、含水量的仪器自80年代产生，即核子湿 度密度仪。该方法能在现场快速、准确、方便地测定填土的密度和含 水量，能满足现场填土压实系数。是一种无损检测的方法，具有操作 方便、明显直观、非常适合于机械化路基填土施工。
动态变形模量Evd试验
四、动态变形模量E vd测试原理与操作要点1.测试原理ZFG02轻型落锤式测试仪：动态变形模量(Evd)测试仪ZFG02用于道路施工中检查基床、基底的方法。
动态变形模量是反映散骨料或再生料、回填料、级配碎石、石灰土组成的基床、基底土、砾石基层及地基承载能力的一个指标。
体积小，重量轻便于携带--总重量35公斤安装、拆卸方便、操作简单--一人便可操作自动化程度高、测试速度快——一次测试只需3分钟性能稳定、可靠、精度高——采用先进的传感技术环保型产品、已人为本——无辐射、废气等污染1、模拟高速列车对路基产生的动应力进行动载测试，能够反映土体的实际受力情况。
其荷载板下的最大动应力σ=0.1 Mpa，与高速铁路设计的土的动应力相符。
2、测试速度快，检测一点只需约2分钟。
在检测数量不变的情况下，可以缩短检测时间，不影响施工进度；在相同的检测时间内，可以增加检测数量，使测试数据更具有代表性；施工中可以随时跟踪检测，发现问题及时处理，真正实现施工过程中的质量监控。
3、操作简便、自动化程度高、大幅度减轻劳动强度。
避免人工读表、记录、绘图、计算产生的误判和误差；全自动数据处理系统，数据液晶显示且现场打印输出波形及结果，确保测试结果的准确、客观。
4、体积小、重量轻、便于携带、安装及拆卸方便。
仪器总重量不超过35kg，最大单件重不超过15kg，不需要额外的加载设备；仪器测试地点转移迅速、方便。
5、适用X围广。
该测试仪器除了可适用的土壤种类X围与K30相同外，还特别适应于施工场地狭窄的困难地段，如路基与桥涵过渡段的检测。
6、特别适合于受动荷载作用的铁路、公路、机场及工业建筑的地基质量监控测试。
7、环保型产品。
无核辐射以及废气等污染，利于环境保护和试验人Evd动态变形模量测试仪的应用和发展状况《京沪高速铁路设计暂行规定》（2004修订版）、《京沪高速铁路路基施工暂行规定》（2004）和《京沪高速铁路路基工程施工质量验收暂行标准》（2004）中已明确将Evd指标作为压实标准，要求路基基床表层、路桥、涵过渡段级配碎石的填筑必须同时满足K30、Evd和n的压实标准。
高速铁路路基EV和EVD试验
• 1）试验中如果施加了比预定荷载大的荷载,则应保 持该荷载,将其记录在试验记录表中,并加以注明.
• 2）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.
• 3）变形模量EV2测试仪包括数据自动采集计算和 数据人工记录两种类型.数据自动采集计算型的变 形模量EV2测试仪,可根据每级荷载的测试数据自 动计算并打印荷载——沉降曲线和变形模量值.
• 2.3.4辅助工具
• 辅助工具应包括：铁锹、钢板尺（长 400mm）、毛刷、刮铲、水准仪、铅锤、直 尺、干燥中砂、石膏粉、油、遮阳挡风设施等.
• 2.3.5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 试验操作 • 3.1试验准备 • 场地测试面应进行平整,并使用毛刷扫去表面松土.当
• 3.2.2安置测桥
• 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.试验过程中测桥和反力装 置不得晃动. 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.
• 3.3 加载与卸载 • 变形模量Ev2试验第一次加载必须至少分6级,并以大致相
标准压力 (MPa)
0.010
0.080 0.160 0.250 0.330 0.420 0.500
0.250 0.125 0.000
0.080 0.160 0.250 0.330 0.420
预加荷载 一次荷载
卸载 二次荷载
仪器上 调整数(kPa)
Ev2变形模量试验
Ev2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—支撑座图17.12 垂直抽拉式测量臂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—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。
变形模量Ev2的检测应用资料
Ev2的基本概念
变形模量Ev2测试试验是平板载荷试验的 一种，利用30 cm 的圆形承载板和加载装 置，对测试点进行第一次加载和卸载，然 后进行第二次加载，通过计算测得的应力 和相对应的位移形成的应力-位移曲线，得 出相应的Ev2和Ev2 /Ev1值。 变形模量Ev2是反映荷载作用下土体抵抗 变形能力的刚度参数。
• 对于粗、细粒均质土，宜在压实后2~4h内开始检测。 • 测试面应水平无坑洞。对于粗粒土或混合料填层造成的表
面凹凸不平，承载板下应铺一层厚约2～3mm的干燥中砂 或石膏腻子。 • 试验时测试点应远离震源。 • 雨天或风力大于6级的天气不得进行试验。
目前国内使用的Ev2测试仪主要有：
• 国外仪器主要是德国的PDG-K型和PDG-SD型Ev2测 试仪。
应力
沉降量S(mm)
变形模量Ev2的计算：
• 第一次加载和第二次加载所得到的应力—沉降量曲线，可 用下式表达：
s = a0 + a1·σ + a2·σ²
• 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）。
（MPa）
E E v2
v1
0.500 0.091 2.939 -0.004 76.62
第二次加载 0.450 0.777 1.887 -0.685 145.69
1.90
结语
通过公式计算的Ev2值反映了路基的承 载力指标，路基压实质量越好，Ev2值 越大；反之Ev2值越小。变形模量Ev2指 标比地基系数K30更科学、更合理，目 前客运专线路基压实质量的控制已采用 了Ev2指标。
路基各部分压实标准
路基填料及各部分压实标准平检和见证试验1.基床以下路基压实标准及检测频率注：无砟轨道可采用K30或EV2。
采用EV2时，其控制标准为EV2≥45 MPa且EV2/ EV1≤2.6。
检验数量：区间正线路基沿线路纵向连续长度每100m、站场路基折合正线双线每100m，施工单位每压实层抽样检验压实系数K（改良细粒土）6点，其中：区间正线路基左、右距路肩边线1m处各2点，路基中部2点，每填高约90cm抽样检验地基系数（无砟轨道可采用K30或EV2）4 点，其中：区间正线路基距路基边线2m处左、右各1点，路基中部2点。
站场路基按填筑分块分区段情况参照区间正线路基取点方法抽样检验。
监理单位按施工单位检验数量的10%平行检验，且不少于一次。
检验方法按《铁路工程土工试验规程》（TB10102）规定的试验方法检验。
2、基床底层压实标准及检测频率基床底层压实标准注： 1 V2V2V2V2≤2.5。
EV12 括号内数字为寒冷地区化学改良土考虑冻融循环作用所需强度值。
检验数量；区间正线路基沿线路纵向连续长度每100m、站线路基折合正线双线每100m，施工单位每抽样检验压实系数6点，其中：区间正线路基左、右距路基边线1m处各2点，路基中部2点；每填高约90cm抽样检验地基系数（无咋轨道可采用K30或Ev2）、动态变形模量各4点，其中：区间正线路基距路基边线2m处左、右各1点，路基中部2点。
站场路基按填筑分块分区段情况参照区间正线路基取点方法抽样检验。
监理单位按施工单位抽检数量的10%平行检验，且不少于1次。
化学改良土无侧限抗压强度的检验数量应符合3.2.4条的规定。
检验方法；按《铁路工程土工试验规程》(TB10102)规定的试验方法检验；化学改良土无侧限抗压强度按第3.2.4条规定的检验方法进行检验。
3、基床表层以下过渡段级配碎石填层的压实质量标准及检测频率3.1基床表层以下过渡段级配碎石填层的压实质量标准检验数量：施工单位每过渡段每压实层抽样检验压实系数3点，其中距路基两侧填筑级配碎石边线1m处左、右各1点，路基中部1点。
客运专线铁路路基K30、Ev2、Evd检测技术
02
客运专线铁路路基概述
Chapter
客运专线铁路定义及特点
客运专线铁路定义
客运专线铁路是指专为旅客列车行驶而设计建设的铁路线路，具有高速、安全 、舒适等特点。
客运专线铁路特点
客运专线铁路相比于普通铁路，具有更高的设计标准、更严格的施工要求和更 先进的运营管理。其线路通常采用无砟轨道、高架桥梁和隧道等工程结构，以 确保线路的平顺性和稳定性。
的K30值。
K30检测仪器与设备
刚性承载板
用于施加荷载并传递至路基，一 般采用直径为30cm的圆形钢板 。
沉降观测装置
用于观测各级荷载下的沉降量， 一般采用百分表或电子位移计。
01 02 03 04
千斤顶
用于提供荷载，一般使用液压千 斤顶。
数据采集与处理系统
用于实时采集荷载和沉降数据， 并进行处理和分析。
03
K30检测技术
Chapter
K30检测原理及方法
平板载荷试验
通过在路基上放置一刚性承载板 ，施加逐级荷载并测定各级荷载 下的沉降量，从而得到荷载-沉
降曲线。
变形模量计算
根据荷载-沉降曲线，利用相关 公式计算出路基的变形模量Ev2
和动态变形模量Evd。
K30值确定
通过对比Ev2和Evd的数值大小 ，结合工程经验，综合确定路基
一般采用标准质量的钢制重锤， 质量根据实际需要选择。
数据采集与处理系统
用于实时采集加速度和位移信号 ，并进行数据处理和分析，得到 Ev2值。
Ev2检测数据处理与结果分析
数据处理
对采集到的加速度和位移信号进行滤波、积分等处理，得到路基的变形时程曲线 和动态变形模量Ev2值。
结果分析
变形模量Ev2检测方法
Q22.. . 2 为最小。因此需使：
12
n
Q n i2 n(si a 0 a 1 .i a 2 .i2 )2
i 1
i 1
=最小值
要使Q值最小，必须满足：
Q 0
a0
Q 0
a1
Q 0
a2
即： a saa a
Q 2n( . . 2 ) ( 1 ) 0
i 0 i 1
数据人工记录型的变形模量EV2测试仪，可 根据每一级荷载的应力б和相应的荷载板中 心的沉降量s，按以下计算方法，通过相应 软件或可编程计算器计算试验结果，即根 据试验测试的每一级荷载的应力б和相应的 荷载板中心的沉降量s，确定荷载与沉降量 关系式、计算变形模量值和绘制荷载—沉 降曲线。
5.1 承载板中心沉降量计算
用第二次加载测试值计算的变形模量为Ev2。
6.试验中应注意的问题
(1) 含水量对变形模量Ev2和地基系数K30测试值 的影响。对于级配碎石或级配砾石、表面容易 板结的填料，刚碾压完时，含水量偏高，路基 的变形模量Ev2和地基系数K30值较低；但随着 时间推移，填料中的水分逐渐蒸发，含水量降 低，在低含水量情况下，并当填料中含有
数a 0、a 1及 a 2。
5.4.3变形模量计算：
一次变形模量Ev1和二次变形模量Ev2分别 由第一次和第二次加载的荷载 —沉降量 曲线在0.3σ1max和0.7σ1max之间割线的斜 率求得，变形模量：
E v1.5r S
0.7 0.3
E v1.5r( .0.7
1m ax
1m ax
-----------------------
saa a . . 2 n 0 1n 2n n
式中，б1，s1； б2，s2；……；бn， sn分 别每一级荷载的应力和相应的荷载板中
Evd Ev2和K30相关关系的数值分析
岩
土
工
程
学
报
Chinese Journal of Geotechnical Engineering
Vol.35 Supp.2 Oct. 2013
Evd，Ev2 和 K30 相关关系的数值分析
常 丹，刘建坤，田亚护
（北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044）
─────── 基金项目：国家重点基础研究发展计划（973 计划） ；青藏高原重大冻 土工程的基础研究（2012CB026104） 收稿日期：2013–06–18
增刊 2
常 丹，等. Evd，Ev2 和 K30 相关关系的数值分析
429
线路试验段的戈壁填料现场试验为依据，对压实指标 K30 和 Ev2 及 Ev1 进行了影响因素及相关性分析，表明 填土的密实度是影响 K30 和 Ev1 及 Ev2/Ev1 的主要因素， K30 与 Ev1 的相关性较好， 但与 Ev2 的相关性相对较差， 其相关性还与填料的性质有关 。吕宾林等（2006） 对 K30，Ev2，Evd 测试的原理进行了对比分析，并介绍 了其各自特征及优缺点[4]。以数值模拟的方法来研究 K30，Ev2，Evd 之间的相关性，减少了现场试验繁重的 工作量，同时还能与现场试验结果作对比，进一步验 证其线性相关性。
0 max /MPa
a0 /mm
a1 /(mm·MPa-1) a2 /(mm·MPa-2)
Ev /MPa Ev2 / Ev1
图 2 Evd 冲击荷载施加图式 Fig. 2 Sketch of impact load
2.2
K30，Ev2，Evd 的数值计算
在均质地基的情况下，对于其中一种土体参数， 运用有限元仿真的计算过程如下 （土体弹性模量为 56 MPa，泊松比 0.30，密度 1.85 g/cm3） ： （1）K30 的计算 对于 K30 加载， 承载板下沉量和荷载强度的关系曲 线如图 3 所示。
K30、Ev2、Evd检测技术(改)
二、 K30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。对于颗粒不均匀的碎石 土，其K30检测就难以得出准确可靠的测试结 果。
• 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。
四、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
荷载强度σ—下沉量S关系曲线
2 、从荷载强度与下沉量关系曲线得出下沉
客运专线路基工程 K30、Ev2、Evd检测技术
孟雷栋
一、什么是K30、Ev2、Evd？
• 1、地基系数K30是表示土体表面在平面压力作用 下产生的可压缩性的大小。
• 它是用直径为300mm的刚性承载板进行静压 平板载荷试验，取第一次加载测得的应力—位移 （σ—s）曲线上s为1.25mm所对应的荷载σs，按 K30=σs／1.25计算得出，单位:MPa/m。
液压缸放在承载板中心位置上，并与加载反力装置底面垂直， 并且要进行加固以防倾倒。承载板与加载反力装置着地点间的净距 离对于直径300mm的承载板不得小于0.75m，直径600mm的承载板不 得小于1.10m，直径762mm的承载板不得小于1.30m。加载反力装置 要进行加固以防移动.加载反力装置安装要牢固、安全。
• 位移测试装置要有防日晒和防风沙的保护措施。检测进行 中平板载荷试验仪和加载装置不得晃动。
• 4、预加载
Ev2、EVd、K30在京沪高速铁路路基质量检测中的应用
0.01mm，量程不应小于 10mm；检测仪器应按规定定期标定。
2）现场检测要点
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。 测试过程时应注意以下
几点:
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)。 同时利用承载板上水准泡来调整承载
距 离 不 得 小 于 1.25m；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。
③加载与卸载应符合下列要求： 变形模量 Ev2 试验第一次加载应 至少分 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。
承载板卸载应按最大荷载的 50％、25％和 0 三级进行。 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
表 1 设计及验标规定压实标准
项目名称
基床以下
砂类土细 砾土
基床底层 桥涵过渡段 基床表层
砂类土细 砾土
级配碎石 （掺 5%水泥）
级配碎石
检测频次
地基系数 K30 (MPa/m)
填方路基施工方案
填方路基施工方案一、工程概况本段路基以填方及挖方形式通过，线路中心最大填高6.87m，最大挖深5.09 m。
最大边坡高度为7.78 m。
二、施工前的准备工作2.1核对填料类别、分布，进行填料复查和试验，不符合设计要求的填料严禁用于填筑。
2.2将填筑范围内的树木砍伐并将挖除树根、草根或移植至业主方指定地点废弃；将地面结构物于以拆除。
将填筑范围内的所有植被、垃圾、杂物和原地面顶部20CM草皮和表土进行砍伐和清除运走，符合图纸及监理工程师的要求。
所有清出的杂物均堆放在路基范围以外不妨碍施工的设计指定位置备用或废弃。
一堆放稳定，不干扰交通和污染环境、整齐美观为原则。
2.3调查填筑范围内鱼塘、泉眼、水井、水渠、管路、文物、道路、地下水位、原地面软弱状况等情况，当与设计不符且遇不利回填情况须特殊处理时，并及时向业主、设计单位、监理工程师报告，以及时指定处理方案。
三、施工方案路基填筑包括：基床表层、基床底层及基床以下路堤填筑，其中含过渡段填筑。
基床表层厚度为40cm，采用级配碎石填筑；基床底层采用A、B组填料或改良土填筑；基床以下路堤为A、B组填料或改良土填筑。
路基结构型式见如下示意图。
3.1基床底层及以下路堤B组填料填筑施工工艺3.1.1填筑施工工艺流程基床底层及以下路堤填筑按“三阶段、四区段、八流程”的施工工艺组织施工。
填筑施工工艺流程框图3.1.2施工方法（1）施工准备阶段A排水沟施工沿地界线挖出排水沟，排除原地面积水，形成临时排水系统，达到永临结合。
B基底处理人工配合推土机、挖掘机将原地面杂草、树根及表层软土等清理干净，并清土至设计高程，将弃土用自卸车运送至指定弃碴场；再用推土机将原地面从线路中心至两侧按4%的横坡进行整平、压路机静压，并在路基两侧挖出排水沟。
C根据设计及《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》，清表静压之后按要求进行基底触探试验，地基应满足Ps≥1.8Mpa或[σ] ≥0.2Mpa。
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• 式中：——轨面圆顺的竖曲线半径,m；
•
——设计最高速度,km/h。
• 路桥或路隧交界处的差异沉降不应大于5mm，过渡段沉降造成的路基与桥梁或隧道的 折角不应大于1/1000。
• 4.1.5无碴轨道路堤填筑后，应对路基沉降进行系统的观测与分析评估，观测断面沿线 路方向的间距一般不大于50m，过渡段和地形地质条件变化较大的地段应适当加密。 在路基完成或施加预压荷载后应有6～18个月的观测和调整期，分析评估沉降稳定满足 要求后方可铺设无碴轨道。
• 4.2.2 直线地段路基标准横断面如图4.2.2所示。路基面宽度 可参照表4.2.2的规定,
• 4.2.3 直线地段路基面形状为梯形，混凝土支承层基础边缘 以外设4%的横向排水坡。路基基床底层顶面及基床下路基面 自中心向两侧设4%的横向排水坡。
• 4.2.4 无碴轨道路基一般不考虑曲线加宽，当轨道结构和接 触网支柱等设施的设置有特殊要求时，根据具体情况计算确 定。
• 4.1.3 路基工程勘察应查明地基地质状态和填料的工程性质，为地基和路基结构物的变 形状态评价提供必要的地质资料。地质勘察横断面沿线路方向间距不大于50m，横断 面上的地质点不应少于3个。过渡段或地质地形复杂地段应适当加密，并应在横断面之 间作物探检查。
• 4.1.4土质地基路基均应进行工后沉降分析。路基在无碴轨道铺设完成后的工后沉降应 满足扣件调整和线路竖曲线圆顺的要求。工后沉降一般不应超过扣件允许的沉降调高 量15mm；长度大于20m沉降比较均匀的路基，允许的最大工后沉降量为30mm，并且 调整轨面高程后的竖曲线半径应能满足下列要求：
• 4.1.6地质复杂、工后沉降难以控制或地下水位较高、路基易产生冻害和存在其他不稳
定因素的路基区段，不宜铺设无碴轨道。
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4
4.2 路基标准横断面
• 4.2.1 路基横断面宽度和布置型式的设计应根据线间距、轨道 结构型式、曲线超高设置、路肩宽度、通信信号和电力电缆 槽布置、接触网支柱基础位置、声屏障基础等因素来确定， 并应综合考虑路基防排水问题。
≥120
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≥50
孔隙率n
＜18%
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• 4.5 路 堑 • 4.5.1 软质岩、强风化硬质岩及土质路堑地段，
基床表层应满足4.3.2的要求；处于基床底层 范围内的土质及压实标准不满足4.3.3的要求 时，应作处理。
• 4.5.2 不易风化的硬质岩路堑的岩石面作成 4.2.3中要求的形状，对凹凸不平处应以强度 不小于C25的混凝土填平。
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• 4.6.3路堑与隧道过渡段 • 土质、软质岩及强风化硬质岩路堑与隧道连接处，在
路堑基床范围内设置过渡段，采取混凝土与级配碎石 厚度渐变过渡。
• 4.6.4路堤与路堑过渡段 • 路堤与路堑连接处应设置过渡段。路堤与硬质岩路堑
连接处过渡段采用水泥稳定级配碎石（掺加3～5%水 泥）填筑；路堤与土质及软质岩路堑连接处采用台阶 方式过渡并回填与路堤相同的填料，压实标准应符合 表4.3.3的规定。台阶顶部应设置横向排水盲沟。过渡 段范围内的基床表层级配碎石掺3～5%水泥。
测试与对比
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2
一、客运专线无碴轨道铁路设计指南（路基部分）
• 2术 语 ➢ 变形模量Ev2：
由平板荷载试验第二次加载测得的土体变形模量。 ➢ 动态变形模量Evd：
由落锤冲击施加一定大小和作用时间荷载的平板试验测得的土体 变形模量。 ➢ 工后沉降： 在铺轨工程完成以后，基础设施产生的沉降量。 ➢ 差异沉降： 在铺轨工程完成以后，路桥或路隧连接处的沉降差。 ➢ 折角： 在铺轨工程完成以后，路基与桥梁或隧道间由于过渡段沉降造成 的弯折角度。
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3
4 路基 4.1 一般规定
• 4.1.1 路基工程应按土工结构物进行设计，其地基处理、路堤填筑、边坡支挡防护以及 排水设施等必须具有足够的强度、稳定性和耐久性，确保列车高速、安全和平稳运行。
• 4.1.2 路基工程应避免高填、深挖、长路堑和高大挡土墙。路堤高度原则上应大于基床 厚度。一般路堤填土高度不宜超过8m。
变形模量Ev2和动态变形模量Evd试验 操作培训与技术交流资料
铁道科学研究院铁道建筑研究所
2可0编0辑6年ppt1月
1
目录
➢ 一、客运专线无碴轨道铁路设计指南（路基部分）
➢ 二、变形模量Ev2测试原理与操作要点 ➢ 三、变形模量Ev2测试仪AX01使用说明 ➢ 四、动态变形模量Evd测试原理与操作要点 ➢ 五、动态变形模量Evd测试仪ZFG使用说明 ➢ 六、地基系数K30与变形模量Ev及动态变形模量Evd的
• 4.2.5正线区间路肩范围内设置的其它附属工程，包括接触网 支柱基础，电力、通信、信号电缆槽及声屏障基础等不得影 响路基的稳定和排水。
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5
设计最高速度 (km/h)
200 250 300 350
线间距 (m)
4.4 4.6 4.8 5.0
路基面宽度
单线(m) 双线(m)
8.6
13.0
8.6
13.2
8.6
13.4
8.6
13.6
线路中心线 线路中心线
接触网支柱
路堤
路堑
电力电缆槽
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• 4.3 基 床 • 4.3.1 路基基床由表层与底层组成。表层厚度与无碴轨道
的混凝土支承层或混凝土底座的总厚度不应小于0.7m， 底层厚度为2.3m。混凝土支承层或混凝土底座以外的路 基面应设防排水层，采用厚5～10cm沥青混凝土或C25 混凝土。
• 4.3.2 基床表层采用级配碎石，材料规格应符合《客运专 线基床表层级配碎石暂行技术条件》的要求，其压实标 准应符合表 4.3.2的规定。
• 表 4.3.2 基床表层级配碎石压实标准
填料 级配碎石
地基系数 K30
（MPa/m）
≥190
压实标准
变形模量 Ev2
（MPa）
动态变形模 量Evd
（MPa）
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18.3.3荷载量测装置 • 荷载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%。荷载量测表显示值应能保证承载板 荷载有效位至少达到0.001MPa