铁路土工试验课件

K30载荷试验

定义：采用直径为30cm的荷载板测定下沉量为1.25mm地基系数的试验方法。计量单位为MPa/m。

适用范围

《铁路工程土工试验规程》中规定：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，测试有效深度范围为400~500mm。

对于粗、细粒均质土，宜在压实后2~4h内开始进行；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。

《铁路工程土工试验规程》中对K30平板载荷试验仪的校验作出了规定，并制定了相应的校验方法。规定K30平板载荷试验仪校验周期：在新仪器使用的前三个月内，应每月校验标定一次，以作出相应的误差修正，当三次标定的误差小于±5%，即认为仪器已进入稳定期，但仪器每次投入新工点使用前或每年必须予以校验一次。

并规定K30平板载荷试验仪校验的技术条件，应符合下列规定：试验仪配置的压力表、百分表（或电子数显表）应定期送检进行计量标定；试验仪液压系统应不漏油；用于校验的压力支架或压力机的承载能力应大于50kN；用于校验的压力机的计量误差应小于10N，压力传感器计量误差应小于5N。

现场操作

1）反力装置的支撑点必须距荷载板外侧边缘1m以外。

2）测桥支撑座应设置在距离荷载板外侧边缘及反力装置支撑点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。

3）加载：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产生的沉降量的1%时，读取荷载强度的和下沉量读数，然后增加下一级荷载。

1）在采用规程条文说明中的测桥形式（见图1）时，测桥支撑座与反力装置支撑点间距不易满足。

2）在加载过程中，规程要求对每一级荷载作用下的变形进行稳定判断，在实际操作中该条款存在一些不明确之处。第一，该级荷载产生的沉降量在何时读取？是否包括持荷时间里面的沉降量？第二，持荷时间如何计算？另外，从现场实际操作来看，初始几级荷载作用下沉降量会小于1mm，如果按照判稳条件的要求，那么沉降量测表的读数精度应达到0.0001mm才能满足要求，规范中对设备的相关规定并不能满足该要求。

而在实际操作过程中，大多在每一级荷载施加完成后，立即读取沉降量，没有变形是否稳定进行判断，导致测量所得地基系数K30值比实际值偏大。

3）在操作规范中没有对荷载的稳定进行判定。在操作中，随着地基变形或者是设备方面的其他问题，在持荷过程中必然存在荷载降低的现象，荷载下降多少幅度时需要进行调整，操作规范没有进行规定。这种情况下，会造成操作者频繁进行荷载调整，对荷载板形成多次的冲击，加大沉降变形量，造成K30值较实际值偏低；或者是不及时进行荷载补充，造成实际荷载偏低，K30值较实际值偏高。

Evd动态平板载荷试验

定义：动态平板载荷试验是通过落锤试验和沉陷测定来直接获取土体动态特性的承载力指标

动态变形模量，以Evd表示，其计量单位为MPa。

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，测试有效深度范围为400~500mm。

Evd试验场地及环境条件要求

测试面宜水平，其倾斜度不大于5度。

测试面必须平整无坑洞，对于粗粒土或混合料造成的表面凹凸不平，可用少量细中砂来补平。试验时测试点必须远离震源。

Evd仪器设备

动态变形模量测试仪由加载装置、荷载板和沉陷测定仪三部分组成。

落锤重：10kg

最大冲击力：7.07kN

冲击持续时间：18±2ms

沉陷测试范围：0.1~2.0mm±0.05mm

Evd测试范围：10MPa~225MPa

现场操作

测试前的准备工作：

整平测试面，使荷载板与地面良好接触；

检查仪器标明的落距

测试步骤：

将落锤提升至挂钩装置上挂住，保证导向杆竖直，使落锤脱钩并自由落下，当落锤弹回时将其抓住并挂在挂钩上。按此操作进行三次预冲击。

按上面的方法进行三次冲击测试，作为正式测试记录。测试时应避免荷载板的移动和跳跃。测试时应记录土的种类、含水率等相关参数。

Evd=1.5×r×σ/s

r－－荷载板半径（150mm）

σ－－荷载板下最大动应力，通过在刚性基础上，由最大冲击力Fs＝7.07kN,冲击时间ts＝18ms时标定得到，为0.1MPa。

S—实测荷载板下沉幅值。

实测结果可简化为Evd=22.5/s

Evd与K30的相关性参考表

通过秦沈客运专线路基上进行的800多组对比试验数据，有如下的相关性。

资料整理与计算

承载板中心沉降量计算

将每一级荷载的应力σ和所对应的沉降量测表读数sM填写到记录表格中。承载板中心沉降量s应按下式计算

S＝SM hp/hM

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。

应力—沉降量曲线

根据试验结果绘制应力—沉降量曲线，为了区分加载和卸载曲线，应力—沉降量曲线上必须用箭头标明方向。

变形模量Ev计算

（1）应力—沉降量曲线方程

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*σ

式中：σ—沉降板下应力，MPa；

S—承载板中心沉降量，mm；

a0—二次多项式常数项，mm；

a1—二次多项式一次项系数，mm/MPa;

a2—二次多项式二次项系数，mm/MPa2。

（2）应力—沉降量曲线方程系数计算

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。

（3）变形模量计算

变形模量Ev是通过应力—σ1max沉降量曲线在0.3σ1max和0.71max之间割线的斜率确定，并应按下式计算：

Ev＝1.5r/(a1+a2×σ1max)

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。

采用第一次加载测试值计算的变形模量为Ev1；采用第二次加载测试值计算的变形模量为Ev2。