分析K30地基系数载荷试验
地基系数K30是表示土体表面在平面压力作用下产生的可压缩性的大小。它是用直径为300mm的刚性承载板进行静压平板载荷试验,取次加载测得的应力—位移(σ—s)曲线上s为1.25mm所对应的荷载σs,按K30=σs/1.25计算得出,单位:MPa/m。
一、K30地基系数载荷试验的适用条件和要求
对平板载荷试验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、含水率、碾压工艺、干密度、含水量、试验操作方法及测试面平整度等。为了规范试验过程,提出了平板载荷试验的适用条件和要求。
二、载荷板大小
K30平板载荷试验适用于粒径不大于载荷板直径1/4的各类土和土石混合填料。
由于K30的荷载板直径只有300mm.因此对所填路基土的颗粒粒径和级配有一定的限值,否则颗粒粒径过大,级配不均匀,K30的测试结果就会带来较大的误差,难以真实反映路基的压实情况。根据秦沈客运专线的经验,K30适用于均匀地基土(如粗、细粒土)地基系数K30的检测,对于拌和较均匀的级配碎石也是符合测试要求的,而对于颗粒不均匀的碎石土,其K30检测就难以得出准确可靠的测试结果。
三、有效深度范围
K30平板载荷试验的测试有效深度范围为400~500mm。
由于K30平板载荷试验成果所反映的是压板下大约1.5倍压板直径深度范围内地基土的性状,因此要想真实**地反映更深土层的情况,尚需结合其他的检测手段进行综合评定。
四、影响K30测试结果的因素
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。
影响K30测试结果的因素很多,但含水量变化是造成K30测试结果偶然误差的主要因素,也就是说K30测试结果具有时效性。一般来说,控制在含水量附近施工,路基压实系数较高,路基质量好,基床表面刚度较大,K30测试结果较高。但是由于受季节及天气气温变化的影响,其水分的蒸发程度不同,含水量差别较大,因而含水量为一变量。实践证明,碾压完毕后,路基含水量大时,K30试结果就小;含水量小时,K30测试结果就高。由于击实土处于不饱和状态,含水量对其力学性质的影响很大。这就造成K30测试结果因含水量变化而离散性大、重复性差。为此,现场测试应消除土体含水量变化的影响。
五、时间
对于粗、细粒均质土,宜在压实后2~4h内进行。
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。若在碾压完毕后2~3d再进行K30测试,这样虽然K30测试结果提高了,满足了K30的设计要求。但这样做会造成K30测试结果无可比性、不可信。因此,为了检测路基填筑质量而进行的K30试验,只有在碾压完毕时一定时限内进行测试才有意义。
六、测试界面
测试面必须是平整无坑洞的地面。对于粗粒土或混合料造成的表面凸凹不平,应铺设一层约2~3mm的干燥中砂或石膏腻子。此外,测试面必须远离震源,以保持测试精度。
细粒土(粉砂、黏土)只有在压实的条件下方可进行检测。在不确定的情况下,要对地面不同深度进行检测,地面以下*深至d(d=承载板直径)。
七、天气因素
雨天或风力大于6级的天气,不得进行试验。
八、K30地基系数载荷试验设备
荷载板:荷载板为园形钢板, 其直径为30cm、板厚为25mm。荷载板上应带有水准泡。
加载装置:
1)液压千斤顶与手动油泵, 通过高压油软管连接。千斤顶顶端应设置球铰,并配有可调节丝杆和加长杆件,以便与各种不同高度的反力装置相适应。选用荷载应大于或等于50kN。
2)液压油软管长度至少为2m,两端应装有自动开闭阀门的快速接头,以防止液压油漏出。
3)手动液压泵上应装有一个可调节减压阀,可准确地分级对荷载板实施加、卸载。
4)测压表量程应达到试验荷载的1.25倍, 精度不低于0.6级。
5)当使用测力计直接测量加荷荷载时,测力计精度应达到1%。
反力装置的承载能力应大于试验荷载10kN。
下沉量测量装置由测桥和测表组成。测桥是用于安装测表固定支架或作为测表量测基准面,由长度大于3m的支撑粱和支撑座组成,当跨度为4m时其截面系数应大于或等于8cm。测表宜配置3~4个精度为0.01mm的百分表或电子数显百分表, 量程应不小于10mm, 每个测表应配有可调式固定支架。
其他:铁锹、钢板尺(长400mm)、毛刷、圬工泥刀、刮铲、水准仪、铅垂、褶尺、干燥中砂、石膏、油、遮阳挡风设施等。
九、K30地基系数载荷试验的校验要求
测试地基系数时,应对仪器进行测试校验。
新仪器进行试验的三个月内,应每月标定一次,以作出相应误差修正。当三次标定误差小于±5%时,仪器进入稳定期。
仪器每次投入新工点或每年必须予以校验一次。
十、K30地基系数载荷试验试验操作步骤
场地测试面应进行平整,并使用毛刷扫去松土。当处于斜坡上时,应将荷载板支撑面做成水平面。
安置平板载荷仪:
1)将荷载板放置于测试地面上,应使荷载板与地面良好接触,必要时可铺设一薄层干燥砂(2~3mm)或石膏腻子。当用石膏腻子做垫层时,应在荷载板底面上抹一层油膜,然后将荷载板安放在石膏层上,左右转动荷载板并轻轻击打顶面,使其与地面完全接触,与此同时可借助荷载板上水准泡或水准仪调整水平。
2)将反力装置承载部分安置于荷载板上方,并加以制动。反力装置的支撑点必须距荷载板外侧边缘1m以外。
3)将千斤顶放置于反力装置下面的荷载板上,可利用加长杆和通过调节丝杆,使千斤顶顶端球铰座紧贴在反力装置承载部位上,组装时应保持千斤顶垂直不出现倾斜。
4)安置测桥,测桥支撑座应设置在距离荷载板外侧边缘及反力装置支承点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。
加载试验:
1)为稳固荷载板, 预先加0.01MPa荷载,约30秒钟,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。
2)以0.04MPa的增量,逐级加载。每增加荷载,应在下沉量稳定后,读取荷载强和下沉量读数。
3)当总下沉量超过规定的基准值(1.25mm),或者荷载强度超过估计的现场实际接触压力,或者达到地基的屈服点,试验即可终止。
当试验过程出现异常时(如荷载板严重倾斜, 荷载板过度下沉),应将试验点下挖相当于荷载板直径的深度,重新进行试验。对出现的异常应在试验记录表中注明。
十一、K30地基系数载荷试验试验结果计算及制图
根据试验结果绘出荷载强度与下沉量关系曲线,
从荷载强度与下沉量关系曲线得出下沉量基准值时的荷载强度,并按下式计算出地基系数:
K30=σs/ss(1)
式中:
K30— 由直径30cm的荷载板测得的地基系数(MPa/m),计算取整数。
--- σ-S曲线中ss =1.25′10m相对应的荷载强度(MPa)。
ss— 下沉量基准值(=1.25′10m)。
十二、试验记录格式
表1K30平板载荷试验记录
工程名称 填料类型 试验编号 工程地点 填层厚度 试验日期 施工单位 检测里程 试验人员 荷载板直径 检测标高 试验负责人 |
加载 顺序 | 荷载 强度 σ(Mpa) | 油压表 读数 P压(Mpa) | 下沉量s(mm) (百分表读数) | 荷载板中心下沉量(mm) |
表1 | 表2 | 表3 | 平均 | | | | |
预压 | 0.01 | | | | | | |
复位 | 0.00 | | | | | | |
1 | 0.04 | | | | | | |
2 | 0.08 | | | | | | |
3 | 0.12 | | | | | | |
4 | 0.16 | | | | | | |
5 | 0.20 | | | | | | |
6 | 0.24 | | | | | | |