CN108760517A - 填砂路基的地基系数k30校正试验装置及其试验方法 - Google Patents

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Abstract

一种填砂路基的地基系数K30校正试验装置及其试验方法，其装置，包括直径d0＝0.30m的K30试验承载板(1)、K30试验承载板(1)上的位移计(1b)和K30试验承载板(1)中心正上方设置的加载千斤顶(1a)；其特征在于：所述的K30试验承载板(1)的外周套合内径d＝0.31m、外径D＝1.00m的圆环型的约束板(2)，约束板(2)的正上方设置两个以上的约束千斤顶(2a)。用该装置测出的地基系数K30校正值，能更准确的反映路基填筑层的抵抗变形的实际能力，能在保证路基压实质量的前提下，有效降低路基施工成本。

Description

填砂路基的地基系数K30校正试验装置及其试验方法
技术领域
本发明涉及一种土工试验方法，尤其涉及一种填砂路基的地基系数K30校正试验方法。
背景技术
地基系数K30试验是一种小型的平板载荷试验。其做法是：对在平整的路基填土表面上的直径为0.30m的刚性承载板进行逐级加载，测定承载板下沉量为1.25mm时所对应的荷载，再除以1.25的值，即为地基系数K30。地基系数K30能够较好的反映路基抵抗变形的能力，我国铁路部门最先在大秦线建设中采用K30指标检验路基填土的施工质量，目前已成为我国铁路路基填筑过程中的基本现场检测方法：在逐层填筑碾压的过程中，对当前层进行地基系数K30试验，当测得的地基系数K30指标不合格，则必须再次碾压，直至测得的地基系数K30合格后，方可进行后(上)一层的填筑碾压。以确保路基填土的压实质量。但是，对于填砂路基，由于砂土填料的粒径均匀、细粒含量低，颗粒之间缺乏黏聚力和嵌固力，竖向约束不足，在进行地基系数K30试验时，随着荷载的逐级施加，承载板周围的砂土填料会产生不同程度的***现象，致使承载板的沉降量主要由周围浅层砂土约束不足引起，导致测出的地基系数明显降低，不能真实反映填砂路基的压实质量。实际在施工过程中，随着路基的逐层填筑，下部填土层会受到后续的上部填土层的竖向约束，其下部填土层的实际的抗变形能力增强。因此，采用现有的地基系数K30试验方法进行各碾压层的质量检测，劣化了碾压层的压实质量，导致本可使用的砂类土填料无法满足测试指标而弃用，另用匮乏的土石填料，施工成本明显增加。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种填砂路基的地基系数K30校正试验装置，使用该装置测出的地基系数K30校正值，能更准确的反映路基填筑层的抵抗变形的实际能力，能在保证路基压实质量的前提下，有效降低路基施工成本。
本发明实现其第一发明目的所采用的技术方案是，一种填砂路基的地基系数K30校正试验装置，包括直径d0＝0.30m的K30试验承载板、K30试验承载板上的位移计和K30试验承载板中心正上方设置的加载千斤顶；其特征在于：
所述的K30试验承载板的外周套合内径d＝0.31m、外径D＝1.00m的圆环型的约束板，约束板的正上方设置两个以上的约束千斤顶。
本发明的第二目的是提供一种使用上述的填砂路基的地基系数K30校正试验装置进行地基系数K30校正试验的方法，该方法能够有效的测出地基系数K30校正值，该校正值能更准确的反映路基填筑层的抵抗变形的实际能力，能在保证路基压实质量的前提下，有效降低路基施工成本。
本发明实现其第二发明目的所采用的技术方案是，一种使用上述的填砂路基的地基系数K30校正试验装置，进行填砂路基的地基系数K30校正试验的方法，其步骤是
A、将K30试验承载板及约束板置于平整的填砂路基的路基碾压层的表面，约束千斤顶始终向约束板施加总计15kPa的固定约束压强；加载千斤顶则向K30试验承载板逐级施加荷载；同时K30试验承载板上的位移计测出在每一级荷载施加时，K30试验承载板的下沉量，当下沉量超过1.25mm且加载级数不小于5级时，结束试验；
B、根据加载千斤顶向K30试验承载板的各级荷载施加值及对应的K30试验承载板的下沉量，得出K30试验承载板下沉1.25mm对应的荷载施加值，再除以1.25，即得到填砂路基的的地基系数K30校正值。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明0.30m测试区内的加载装置及其操作方法与现有的K30试验装置完全一致。增加的内径0.31m的圆环型的约束板，外套于直径0.30m的承载板上，二者之间为间隙配合，约束板不会影响加载板的沉降。同时，施加15kPa荷载的圆环型的约束板能有效约束、抑制约束板下方的加载板附近区域的砂土填料的***；而约束板外周砂土填料的***，距测试中心1m以上，对0.30m中心区域的填土沉降的影响可以忽略填。这与施工中下部填土层会受到后续的上部填土层的竖向约束，其下部填土不会***，下部填土的沉降只与其本身的压缩变形有关的实际情形更接近。因此，本发明方法的承载板的沉降量主要由其下方填土的压缩变形引起，其测出的地基系数校正值，能更真实反映填砂路基的压实质量和抵抗变形能力。从而避免了本可使用的砂类土填料，因无法满足测试指标而弃用，在保证路基压实质量的前提下，有效降低了工程成本。
试验表明，对于粉细砂填料路基，本发明得到的K30值相对规范方法提高约35％。可见，现有的K30试验方法误差很大，劣化了碾压层的压实质量，会导致本可使用的砂类土填料无法满足测试指标而弃用。
进一步，本发明的约束板均匀划分为与约束千斤顶个数相同的扇环，且每个约束千斤顶均位于其所在的扇环的质心上。
这样，约束板受到的约束荷载更均匀、平衡。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
附图说明
图1为采用本发明与现有装置对粉细砂填料构筑的路基模型，进行试验得到的荷载强度-下沉量曲线。
图2为本发明实施例在试验时的剖视示意图。
图3为图2的A-A剖视示意图。
具体实施方式
实施例
本发明的一种具体实施方式是，一种填砂路基的地基系数K30校正试验装置，包括直径d0＝0.30m的K30试验承载板1、K30试验承载板1上的位移计1b和K30试验承载板1中心正上方设置的加载千斤顶1a；其特征在于：
所述的K30试验承载板1的外周套合内径d＝0.31m、外径D＝1.00m的圆环型的约束板2，约束板2的正上方设置两个以上的约束千斤顶2a。
本例的约束板2均匀划分为与约束千斤顶2a个数相同的扇环，且每个约束千斤顶2a均位于其所在的扇环的质心上。图2中的约束千斤顶为两个，并用虚线表示出两个扇环(半圆环)。
使用本例的填砂路基的地基系数K30校正试验装置进行填砂路基的地基系数K30校正试验的方法，其步骤是：
A、将K30试验承载板1及约束板2置于平整的填砂路基的路基碾压层的表面，约束千斤顶2a始终向约束板2施加总计15kPa的固定约束压强；加载千斤顶1a则向K30试验承载板1逐级施加荷载；同时K30试验承载板1上的位移计1b测出在每一级荷载施加时，K30试验承载板1的下沉量，当下沉量超过1.25mm且加载级数不小于5级时，结束试验；
B、根据加载千斤顶1a向K30试验承载板1的各级荷载施加值及对应的K30试验承载板1的下沉量，得出K30试验承载板1下沉1.25mm对应的荷载施加值，再除以1.25，即得到填砂路基的的地基系数K30校正值。
以下是采用本例装置的具体试验验证例。
通过在室内模型槽内填筑砂土路基模型，进行地基系数K30试验。模型的平面尺寸为1.80m×1.80m，高度为0.60m，分别是K30承载板直径(0.3m)的6倍和2倍，边界效应的影响较小。试验用料来自辽河流域火渤铁路沿线工地。通过筛分试验得到其颗粒组成：最大粒径不大于2mm，粒径为0.075～0.5mm颗粒含量为95.3％，小于0.075mm颗粒含量只有约4.6％，填料不均匀系数Cu＝3.04，曲率系数Cc＝1.02，为均匀级配细砂；模型砂土压实系数K＝0.92、含水率w＝10％、密度ρ＝1.82g/cm3，路基模型分3层填筑，每层0.20m。
分别按照《铁路土工试验规程》(TB10102-2010)中的现有地基系数K30试验方法和本发明装置进行检测试验，得到荷载强度-下沉量关系曲线，如图1所示。由试验数据可知，现有装置所测的K30值为100MPa/m，使用本发明装置和方法测得的K30校正值为138MPa/m，增加了38％。

Claims (3)

1.一种填砂路基的地基系数K30校正试验装置，包括直径d0＝0.30m的K30试验承载板(1)、K30试验承载板(1)上的位移计(1b)和K30试验承载板(1)中心正上方设置的加载千斤顶(1a)；其特征在于：
所述的K30试验承载板(1)的外周套合内径d＝0.31m、外径D＝1.00m的圆环型的约束板(2)，约束板(2)的正上方设置两个以上的约束千斤顶(2a)。
2.根据权利要求1所述的一种填砂路基的地基系数K30校正试验装置，其特征在于：所述的约束板(2)均匀划分为与约束千斤顶(2a)个数相同的扇环，且每个约束千斤顶(2a)均位于其所在的扇环的质心上。
3.一种使用权利要求1或2所述的填砂路基的地基系数K30校正试验装置进行填砂路基的地基系数K30校正试验的方法，其步骤是：
A、将K30试验承载板(1)及约束板(2)置于平整的填砂路基的路基碾压层的表面，约束千斤顶(2a)始终向约束板(2)施加总计15kPa的固定约束压强；加载千斤顶(1a)则向K30试验承载板(1)逐级施加荷载；同时K30试验承载板(1)上的位移计(1b)测出在每一级荷载施加时，K30试验承载板(1)的下沉量，当下沉量超过1.25mm且加载级数不小于5级时，结束试验；
B、根据加载千斤顶(1a)向K30试验承载板(1)的各级荷载施加值及对应的K30试验承载板(1)的下沉量，得出K30试验承载板(1)下沉1.25mm对应的荷载施加值，再除以1.25，即得到填砂路基的的地基系数K30校正值。
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