CN108760517B - 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
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 (2)
1.一种填砂路基的地基系数K30校正试验方法,使用的校正试验装置,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);
使用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。
2.根据权利要求1所述的一种填砂路基的地基系数K30校正试验方法,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。
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