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1、地基系数地基系数K301技术知识 前言：几十年来，我国铁路路基的设计和施工质量：几十年来，我国铁路路基的设计和施工质量控制标准主要是采用压实系数、相对密度及孔隙率控制标准主要是采用压实系数、相对密度及孔隙率等压实度参数。虽然以这些指标作为路基填筑质量等压实度参数。虽然以这些指标作为路基填筑质量检测标准，对路基填土具有检测方便、结果直观等检测标准，对路基填土具有检测方便、结果直观等优点，但是这些物理参数仅能间接反映填筑土层的优点，但是这些物理参数仅能间接反映填筑土层的力学性能。在某些情况下，如当取用较差的力学性能。在某些情况下，如当取用较差的C C类土类土时，即使路基填土达到设计的压实度，但其强
2、度指时，即使路基填土达到设计的压实度，但其强度指标仍然较低，不能满足路基的要求。所以，对于高标仍然较低，不能满足路基的要求。所以，对于高速铁路或其它对强度及变形指标要求严格的路基，速铁路或其它对强度及变形指标要求严格的路基，不能只用压实度参数监控路基填筑压实质量。为了不能只用压实度参数监控路基填筑压实质量。为了保证路基填土的强度及变形指标作为路基填筑质量保证路基填土的强度及变形指标作为路基填筑质量控制标准，引入如地基系数控制标准，引入如地基系数K30K30指标、加州承载比指标、加州承载比CBRCBR，EvdEvd动态变形模量等。动态变形模量等。2技术知识1.概念：概念：作为秦沈客运专线路基施工
3、质量控制的重要指标作为秦沈客运专线路基施工质量控制的重要指标作为秦沈客运专线路基施工质量控制的重要指标作为秦沈客运专线路基施工质量控制的重要指标 地基系数地基系数地基系数地基系数K30, K30, 在我国铁路建设史上是第一次正在我国铁路建设史上是第一次正在我国铁路建设史上是第一次正在我国铁路建设史上是第一次正式作为路基质量控制指标应用式作为路基质量控制指标应用式作为路基质量控制指标应用式作为路基质量控制指标应用, , 该检测方法是从日该检测方法是从日该检测方法是从日该检测方法是从日本引进而来的本引进而来的本引进而来的本引进而来的. .所谓所谓所谓所谓K30K30方法式用直径为方法式用直径为方法
4、式用直径为方法式用直径为30cm30cm的承压板做载荷试的承压板做载荷试的承压板做载荷试的承压板做载荷试验，通过逐级加载得到逐级加载下的沉降量，验，通过逐级加载得到逐级加载下的沉降量，验，通过逐级加载得到逐级加载下的沉降量，验，通过逐级加载得到逐级加载下的沉降量，K30K30值大小一般是相应与沉降量为值大小一般是相应与沉降量为值大小一般是相应与沉降量为值大小一般是相应与沉降量为0.125cm0.125cm时的单位时的单位时的单位时的单位荷载，表达式为荷载，表达式为荷载，表达式为荷载，表达式为: :3 3技术知识技术知识 通过通过K30平板荷载试验检测地基系数平板荷载试验检测地基系数K30值，是
5、评价路基是否有足够的强度值，是评价路基是否有足够的强度和抗变形能力的重要手段，也是确定路和抗变形能力的重要手段，也是确定路基容许承载力的现行测试方法。基容许承载力的现行测试方法。4 4技术知识技术知识 2. 物理意义物理意义n nK30值是指地基产生0.125cm沉降量需要施加的压力强度值。当K30值大时，说明地基刚度大，当K30值小，则表示地基刚度小。K30值是一个能反映路基强度与变形参数的承载力指标。因此采用地基系数K30作为路基压实度的控制指标确有其必要性。5技术知识3. K30平板荷载试验平板荷载试验 n nK30平板荷载试验是在平整好的压实表面安放直径为30cm的圆形承压板，再安装好
6、千斤顶、测力仪、百分表，然后施加预压荷载，检测反映路基强度与变形参数的承载力指标的试验方法。n nK30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400500mm。6技术知识 仪器适用于粗、细粒土和土填压实后的路基、基层等仪器适用于粗、细粒土和土填压实后的路基、基层等仪器适用于粗、细粒土和土填压实后的路基、基层等仪器适用于粗、细粒土和土填压实后的路基、基层等的地基系数的测试，也可以用于计算均匀地基土的变形模的地基系数的测试，也可以用于计算均匀地基土的变形模的地基系数的测试，也可以用于计算均匀地基土的变形模的地基系数的测试，也可以用于计算均匀地基土的变
7、形模量量量量。7技术知识K-30型平板载荷测试仪型平板载荷测试仪主要技术参数：主要技术参数：主要技术参数：主要技术参数： 1. 1.荷载板直径：荷载板直径：荷载板直径：荷载板直径：300mm300mm2. 2.千斤顶加载能力范围：千斤顶加载能力范围：千斤顶加载能力范围：千斤顶加载能力范围：0 030T30T3. 3.千斤顶行程：千斤顶行程：千斤顶行程：千斤顶行程：120mm120mm4. 4.测桥跨度：测桥跨度：测桥跨度：测桥跨度：3000mm3000mm5. 5.手动测泵额定压力：手动测泵额定压力：手动测泵额定压力：手动测泵额定压力：70Mpa70Mpa6. 6.压力测试范围：压力测试范围：
8、压力测试范围：压力测试范围：0 040Mpa40Mpa7. 7.位移测试范围：位移测试范围：位移测试范围：位移测试范围：0 010mm10mm8技术知识加载试验：加载试验：n n1) 1) 为稳固荷载板，预先加为稳固荷载板，预先加0.01MPa0.01MPa荷载约荷载约30s30s，待稳定后卸除荷载，将百分表读数调至零或读待稳定后卸除荷载，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。取百分表读数作为下沉量的起始读数。n n2) 2) 以以0.04MPa0.04MPa的增量，逐级加载。每增加一级的增量，逐级加载。每增加一级荷载，当荷载，当1min1min的沉降量不大于该级荷载产的沉降
9、量不大于该级荷载产生的沉降量的生的沉降量的1 1时，读取荷载强度和下沉量读时，读取荷载强度和下沉量读数，然后增加下一级荷载。数，然后增加下一级荷载。n n3) 3) 当总下沉量超过规定的基准值（当总下沉量超过规定的基准值（1.25mm1.25mm），），或者荷载强度超过估计的现场实际最大接触压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。力，或者达到地基的屈服点，试验即可终止。（具体试验方法可参考（具体试验方法可参考铁路工程土工试验规程铁路工程土工试验规程（TB10102TB1010220042004）9技术知识 路基路基K30K30检测检测10技术知识4.K
10、30 的适用性分析的适用性分析n n由于由于K30 K30 的荷载板直径只有的荷载板直径只有300mm , 300mm , 因此对所填因此对所填路基土的颗粒粒径和级配有一定的限值路基土的颗粒粒径和级配有一定的限值, , 否则颗粒否则颗粒粒径过大粒径过大, , 级配不均匀级配不均匀, K30, K30的测试结果就会带来的测试结果就会带来较大的误差较大的误差, , 难以真实反映路基的压实情况。因此难以真实反映路基的压实情况。因此, , K30 K30 作为一种检测方法并不是什么样的路基条件作为一种检测方法并不是什么样的路基条件都是可以适用的都是可以适用的, , 仅适用于均匀地基土仅适用于均匀地基土
11、( (如粗、细如粗、细粒土粒土) ) 地基系数地基系数K30 K30 的检测的检测, , 对于拌和较均匀的级对于拌和较均匀的级配碎石也是符合测试要求的配碎石也是符合测试要求的, , 而对于颗粒不均匀的而对于颗粒不均匀的碎石土碎石土, , 其其K30 K30 检测就难以得出准确可靠的测试结检测就难以得出准确可靠的测试结果果, , 甚至会导致对实际施工质量作出错误的判断。甚至会导致对实际施工质量作出错误的判断。 11技术知识5. K30影响因素分析研究影响因素分析研究n n对K30K30 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K、含水量W 、碾压工艺、最大干密度、最佳含水量、试
12、验操作方法及测试面平整度等。各因素对K30 K30 测试值的影响做以下分析。12技术知识5. 1 填料因素对K30测试值的影响n n不同的填料由于颗粒级配组成有较大的差异, 决定了最大干密度和最佳含水量差别很大, 因而不同的填料其K30 测试值就有较大的差别。砂粘土的K30 值为120140MPa/m , 砾砂及中砂土其K30值为120200MPa/m , 级配碎石其K30 值为190 240MPa/m , 因而选用颗粒级配良好的填料是提高K30测试结果关键的内在因素。5. 2 施工工艺对K30 测试结果的影响n n施工工艺是决定K30 测试结果大小的主要因素K30测试值随碾压遍数的增加而增大
13、。13技术知识5. 3 5. 3 含水量对含水量对K30K30测试结果的影响测试结果的影响n n一般来说一般来说, , 控制在最佳含水量附近施工控制在最佳含水量附近施工, , 路基压实路基压实系数较高系数较高, , 路基质量好路基质量好, , 基床表面刚度较大基床表面刚度较大, K30, K30测测试结果较高。但是由于受季节及天气气温变化的试结果较高。但是由于受季节及天气气温变化的影响影响, , 其水分的蒸发程度不同其水分的蒸发程度不同, , 含水量差别较大含水量差别较大, , 因因而含水量为一变量。实践证明而含水量为一变量。实践证明, , 碾压完毕后碾压完毕后, ,路基路基含水量大时含水量大
14、时,K30 ,K30 测试结果就小测试结果就小; ; 含水量小时含水量小时, K30 , K30 测试结果就高。由于击实土处于不饱和状态测试结果就高。由于击实土处于不饱和状态, , 含水含水量对其力学性质的影响很大量对其力学性质的影响很大, , 这就造成这就造成K30 K30 测试结测试结果因含水量变化而离散性大、重复性差。果因含水量变化而离散性大、重复性差。14技术知识5. 4 测试时间对K30 测试结果影响分析n n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。因此,为了检测路基填筑质量而
15、进行的K30 试验, 只有在碾压完毕时进行测试才是有意义的。15技术知识6.不利因素：不利因素：n n在检测路基土压实系数的基础上，通过平板荷载在检测路基土压实系数的基础上，通过平板荷载试验检测路基的承载力指标，是比较全面评价和试验检测路基的承载力指标，是比较全面评价和监控路基填筑质量的重要手段。由于监控路基填筑质量的重要手段。由于K30K30平板荷载平板荷载试验是静力、逐级加载、检测时间较长，试验点试验是静力、逐级加载、检测时间较长，试验点过多影响施工进度；在需要较全面检测地基系数过多影响施工进度；在需要较全面检测地基系数K30K30指标的路桥、路涵过渡段用指标的路桥、路涵过渡段用K30K3
16、0平板荷载试验平板荷载试验难以施加反力。难以施加反力。n n该检测方法需要大型配重设备的配合，并且检测该检测方法需要大型配重设备的配合，并且检测速度慢、占用较多的检测人员和场地。速度慢、占用较多的检测人员和场地。 16技术知识7.结论结论(1)K30(1)K30作为路基施工质量的一种测试方法是完全可作为路基施工质量的一种测试方法是完全可行的行的, ,但必须对其测试方法的各个方面有明确规定但必须对其测试方法的各个方面有明确规定和要求和要求, , 并制定具体而又具可操作性的测试规程并制定具体而又具可操作性的测试规程, , 以统一标准以统一标准, , 确保测试数据准确、可靠。确保测试数据准确、可靠。
17、(2) K30(2) K30测试装置在使用前必须进行标定和修正测试装置在使用前必须进行标定和修正, , 消消除其系统误差除其系统误差, , 从而保证测试精度和测试结果准确从而保证测试精度和测试结果准确可靠。并应对其标定方法、标准作出明确规定可靠。并应对其标定方法、标准作出明确规定, ,且且标定周期不应超过标定周期不应超过1 1 个月。个月。17技术知识(3) (3) 影响影响K30K30测试结果的因素很多测试结果的因素很多, , 但含水量变化是但含水量变化是造成造成K30K30测试结果偶然误差的主要因素测试结果偶然误差的主要因素, , 也就是说也就是说K30K30测试结果具有时效性。因而测试结
18、果具有时效性。因而, , 必须对必须对K30K30测试测试的测试时间作出具体的规定的测试时间作出具体的规定, , 只有在碾压完毕时进只有在碾压完毕时进行行K30K30检测检测, , 其测试结果才是有意义的其测试结果才是有意义的, , 否则其检否则其检测结果就无可比性。测结果就无可比性。(4) K30(4) K30作为一种路基施工质量的测试方法作为一种路基施工质量的测试方法, , 是有其是有其适应性的适应性的, , 只适应于颗粒较均匀的路基及级配碎石只适应于颗粒较均匀的路基及级配碎石的检测。对于颗粒不均匀的检测。对于颗粒不均匀, , 尤其是对会有较大颗粒尤其是对会有较大颗粒的碎石土等是有其局限性的的碎石土等是有其局限性的, ,应对此作出具体规定应对此作出具体规定和要求。和要求。 18技术知识
