動(dòng)態(tài)變形模量Evd是德國20世紀(jì)90年代開始采用的新型路基壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。1997年2月德國頒布執(zhí)行《德國鐵路建設(shè)輕型落錘儀器使用規(guī)定》(NGT39)標(biāo)志著動(dòng)態(tài)變形模量Evd標(biāo)準(zhǔn)開始在鐵路工程中正式采用。1999年12月20日頒布執(zhí)行的《德國鐵路規(guī)范》DS836.0501中,按路基形式、設(shè)計(jì)速度、填料總類、工程部位的不同,明確規(guī)定了各種情況下動(dòng)態(tài)變形模量Evd的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。1999年我國修建秦沈客運(yùn)專線時(shí),正式引進(jìn)了動(dòng)態(tài)變形模量Evd技術(shù)。經(jīng)過十幾年的工地實(shí)踐,2010年12月8日我國鐵道部頒布執(zhí)行《高速鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》TB10751-2010中,明確了普通填料和物理改良土填筑基床底層及級(jí)配碎石填筑基床表層時(shí)采用壓實(shí)系數(shù)、地基系數(shù)和動(dòng)態(tài)變形模量控制壓實(shí)質(zhì)量。正式在高速鐵路中成為控制高速鐵路路基壓實(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之一。
1 動(dòng)態(tài)變形模量概念、原理及適用范圍
動(dòng)態(tài)變形模量Evd概念是指土體在一定大小豎向沖擊力Fs和沖擊時(shí)間ts作用下抵抗變形能力的參數(shù)。
它由計(jì)算公式Evd=1.5rσ/s得出
公式中Evd----動(dòng)態(tài)變形模量(MPa),計(jì)算至0.1 MPa;
r ----圓形剛性承載板半徑(mm),即r=150mm;
σ----承載板下的最大動(dòng)應(yīng)力,它是通過在剛性基礎(chǔ)上,由最大沖擊力Fs=7.07KN且沖擊時(shí)間ts=18ms時(shí)標(biāo)定得到的,
σ=0.1 MPa;
s----承載板沉陷值(mm);
試驗(yàn)結(jié)果可采用簡化公式計(jì)算:Evd=22.5/s
動(dòng)態(tài)變形模量Evd原理是通過落錘試驗(yàn)和沉陷測定直接反映出土體動(dòng)態(tài)特性,它的
這一特性較好的模擬了列車在高速通過路基的情況下列車沖擊對(duì)路基帶來的變形情況。適用于粒徑不大于荷載板直徑4/1的各類土、土石混合料和級(jí)配碎石,測得有效深度范圍約為承載板直徑的1.5倍。
2動(dòng)態(tài)變形模量Evd儀器結(jié)構(gòu)組成
動(dòng)態(tài)變形模量Evd儀由加載裝置、承載板、沉陷測定儀三部分組成。加載裝置主要由落錘(重10Kg)、掛鉤裝置、導(dǎo)向桿、阻尼裝置構(gòu)成;承載板為圓形鋼板(直徑300±5mm、厚20±0.2mm),內(nèi)部安裝有測振傳感器;沉陷測定儀由數(shù)據(jù)采集裝置、顯示器和打印機(jī)構(gòu)成(沉陷測試范圍0.1~2.0±0.04mm)。
Evd測試范圍:10MPa≤Evd≤225MPa。
3動(dòng)態(tài)變形模量的特點(diǎn)
1) 檢測儀器體積小可在路基狹小地段進(jìn)行檢測,如橋涵過渡段、邊坡附近進(jìn)行檢測。
2) 重量輕(總重量約35Kg)、安裝攜帶方便,隨便兩人就可以帶走。
3) 操作簡單,無需配合一個(gè)人即可完成試驗(yàn)檢測。
4) 檢測速度快,通常檢測一個(gè)點(diǎn)位約1~2分鐘。在施工現(xiàn)場路基填筑施工工期較緊時(shí)可及時(shí)對(duì)現(xiàn)場路基實(shí)際壓實(shí)情況進(jìn)行了解并采取措施,縮短檢測不合格帶來的時(shí)間浪費(fèi)。
5) 測試精度高、自動(dòng)化程度高,現(xiàn)場檢測路基壓實(shí)質(zhì)量時(shí)可直接計(jì)算出數(shù)據(jù),無需自己動(dòng)手計(jì)算,有效快速的反應(yīng)出真實(shí)的土體填料的壓實(shí)情況。
4動(dòng)態(tài)變形模量試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作
1) 路基在開始填筑前檢查試驗(yàn)儀器是否進(jìn)行檢定,檢定日期是否在有效期內(nèi),落距是否與檢定落距一致。
2) 路基填筑前需要事先檢查儀器電量是否充足,保證路基填筑完畢時(shí)能及時(shí)的進(jìn)行試驗(yàn)檢測給出數(shù)據(jù)。
3) 進(jìn)入現(xiàn)場檢測時(shí),檢測面應(yīng)平整,用毛刷掃去松土。測試面宜做成水平,其傾斜度不大于5°,必要時(shí)可用少量干燥砂補(bǔ)平。檢測點(diǎn)位要選擇具有代表性的位置。
4) 將承載板放置在平整的測試地面上良好的與地面接觸。如發(fā)現(xiàn)承載板有部位不能良好的接觸地面可輕輕利用承載板上下左右進(jìn)行摩擦使之能很好的接觸檢測面。
5) 用沉陷測定儀上連接電纜鏈接承載板。
6) 松開搬運(yùn)鎖開始準(zhǔn)備試驗(yàn)。
5動(dòng)態(tài)變形模量試驗(yàn)步驟
1) 打開沉陷測定儀電源查看日期時(shí)間是否準(zhǔn)確,如有偏差可根據(jù)儀器使用說明書進(jìn)行更改。
2) 將落錘提升至掛鉤裝置上掛住,導(dǎo)向桿垂直,然后使落錘脫鉤并自由落下,當(dāng)落錘彈回時(shí)及時(shí)將其抓住并掛在掛鉤裝置上。按此操作進(jìn)行三次預(yù)沖擊。目的是為了更好的與檢測面接觸,使接下來的正式?jīng)_擊得出的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確有效真實(shí)反映土體壓實(shí)情況。
3) 按下測試按鈕,將落錘提升至掛鉤裝置上掛住,導(dǎo)向桿垂直,然后使落錘脫鉤并自由落下,當(dāng)落錘彈回時(shí)及時(shí)將其抓住并掛在掛鉤裝置上,連續(xù)三次沖擊,作為正式記錄,避免測試板移動(dòng)和跳躍。如果有跳動(dòng)或移動(dòng)可用腳輕輕踩住即可,切勿用力過猛改變力學(xué)性質(zhì)影響數(shù)據(jù)真實(shí)性。
4) 顯示三次測得沉陷值S1 S2 S3。
5) 顯示三次平均沉陷值Sm和動(dòng)態(tài)模量值Evd。
6) 儲(chǔ)存并打印數(shù)據(jù)。
7) 試驗(yàn)完畢關(guān)閉沉陷測定儀開關(guān),關(guān)閉搬運(yùn)鎖,選擇下一檢定點(diǎn)直至檢測數(shù)
據(jù)數(shù)量充分的反應(yīng)出該位置的壓實(shí)質(zhì)量為止。
結(jié)語
現(xiàn)今隨著高速鐵路路基施工機(jī)械化能力的提升,先進(jìn)的壓實(shí)機(jī)械和裝載機(jī)械的使用,路基填筑越來越快,檢測時(shí)間長短往往成了制約工期進(jìn)度的主要因數(shù)而不是以前的機(jī)械設(shè)備等問題。動(dòng)態(tài)變形模量Evd這種方便快捷準(zhǔn)確反應(yīng)壓實(shí)質(zhì)量的檢測將會(huì)成為鐵路路基施工質(zhì)量檢測中主流的檢測項(xiàng)目控制指標(biāo),所以掌握這種新型的檢測設(shè)備方法是每個(gè)現(xiàn)場試驗(yàn)檢測人員所必須的,這樣才能在今后快速的高速鐵路路基施工中滿足現(xiàn)場施工要求。
參考文獻(xiàn)
中華人民共和國鐵道部《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》TB10102-2010
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