女鬼般若
范文一：动态变形模量Evd试验
四、动态变形模量E vd 测试原理与操作要点
1. 测试原理
ZFG02轻型落锤式测试仪：动态变形模量(Evd)测试仪ZFG02用于道路施工中检查基床、基底的方法。动态变形模量是反映散骨料或再生料、回填料、级配碎石、石灰土组成的基床、基底土、砾石基层及地基承载能力的一个指标。
体积小，重量轻便于携带--总重量35公斤
安装、拆卸方便、操作简单--一人便可操作
自动化程度高、测试速度快——一次测试只需3分钟
性能稳定、可靠、精度高——采用先进的传感技术
环保型产品、已人为本——无辐射、废气等污染
1、模拟高速列车对路基产生的动应力进行动载测试，能够反映土体的实际受力情况。其荷载板下的最大 动应力σ=0.1 Mpa，与高速铁路设计的土的动应力相符。
2、 测试速度快，检测一点只需约2分钟。在检测数量不变的情况下，可以缩短检测时间，不影响施工进度；在相同的检测时间内，可以增加检测数量，使测试数据更具有代表性；施工中可以随时跟踪检测，发现问题及时处理，真正实现施工过程中的质量监控。
3、 操作简便、自动化程度高、大幅度减轻劳动强度。避免人工读表、记录、绘图、计算产生的误判和误 差；全自动数据处理系统，数据液晶显示且现场打印输出波形及结果，确保测试结果的准确、客观。
4、体积小、重量轻、便于携带、安装及拆卸方便。仪器总重量不超过35kg ，最大单件重不超过15kg ，不需要额外的加载设备；仪器测试地点转移迅速、方便。
5、 适用范围广。该测试仪器除了可适用的土壤种类范围与K30相同外，还特别适应于施工场地狭窄的困难地段，如路基与桥涵过渡段的检测。6、 特别适合于受动荷载作用的铁路、公路、机场及工业建筑的地基质量监控测试。
7、 环保型产品。无核辐射以及废气等污染，利于环境保护和试验人
Evd
动态变形模量测试仪的应用和发展状况
《京沪高速铁路设计暂行规定》（2004修订版）、《京沪高速铁路路基施工暂行规定》（2004）和《京沪
高速铁路路基工程施工质量验收暂行标准》（2004）中已明确将Evd 指标作为压实标准，要求路基基床表层、
路桥、涵过渡段级配碎石的填筑必须同时满足K30、Evd 和n 的压实标准。
DBM 型动态变形模量测试仪(Evd 动态平板荷载试验仪) 是铁道建筑研究设计院自主研制开发的铁路路基
施工质量监控测试仪器，该产品于2002年3月通过了铁道部科技成果鉴定；2000年国家知识产权局授予专利权；动态平板载荷填土承载力检测工法被评为2002年铁路部级工法；动态变形模量检测方法已纳入铁道部行业标准《铁路工程土工试验规程》.
1．用途：用于监控检测地基承载力指标——动态变形模量E vd (MN/m) 值的一种新型地基施工质量测试
仪器。该仪器可直接测出动态变形模量E vd 值，也可间接快速检测地基系数K 30值。它广泛适用于铁路、公路、机场、城市交通及工业与民用建筑的地基施工质量监控检测。
2．原理：采用一定质量的落锤，以一定高度自由落下，模拟列车高速运行时对路基面产生的动荷载效
应冲击路基面，检测路基在动荷载作用下所发生的力和变形的参数，即动态变形模量E vd 值。
3．特点：
（1）用E vd 动态平板载荷试验方法检测路基的动态变形模量Evd 指标，操作简单、测试速度快，检测
一点只需三分钟。所以，在施工中可以增加检测点的数量，使试验数据更全面、更有代表性；并且还可以随时跟踪检测，真正实现施工过程中的质量监控。
（2）该检测方法是模拟列车高速行驶时对路基产生的冲击效应进行动态测试，与静载试验相比，更能
反映路基土的实际受力情况，所以这种测试方法特别适合铁路、公路、机场等受动荷载作用的地基质量监控测试。
（3）检测仪器体积小、重量轻（总重量不超过35公斤，单件重不超过15公斤）、安装携带方便，且
不需外加附属设备。在路基的狭窄地段，如路桥过渡段、边坡附近检测也非常方便﹑适用。
（4）通过在细粒土、碎石土、粗粒土、级配碎石等土类，几百组与静载测试的对比试验，试验结果表
明：在同一路段，填料相同时，两者具有良好的相关关系。测试数据数字显示且现场打印，确保测试结果准确、客观。
（5） 无核辐射及废气等污染，操作使用安全、环保。
4．主要技术性能参数
它适用于检测现行规范要求的各类路基土及基床填料；检测的填料粒径范围与K 30平板载荷试验仪相
同。
1. 测试范围满足:10MN/m≤E Vd ≤225 MN/m；
2. 测试深度：400～500mm ；
3. 总重：35Kg ，落锤重：10 Kg；
4. 承载板直径：300 mm，厚度：20 mm；
5. 沉陷测试范围：0.10～2.00mm, 精度:±5%；
6. 环境温度范围：0～40℃； 222
7. 电源：+5V。
8. 测试结果数字显示，并现场打印。
（科研开发部）
动态变形模量Evd 是由落锤冲击施加一定大小和作用时间荷载的平板试验测得的土体变形模量。通常，载荷板的直径也为300mm ，锤重为10kg ，最大的冲击力为7.07kN ，荷载脉冲脉冲宽度18mm 。试验记录落锤冲击时板的沉降。在假定冲击力恒定和泊松比μ为0.21的情况下，由弹性半空间体上圆形局部荷载的公式计算模量：
E Vd =0. 79(1-μ2) d σ/s =1.
5r σ/s =22. 5/s
2. 试验场地及环境条件
1）测试面宜水平，其倾斜角度不大于5°。
2）测试面必须平整无坑洞。对于粗粒土或混合料造成的表面凹凸不平，可用少量细中砂补平。
3）试验时测试点必须远离震源。
3. 试验仪器
3.1动态变形模量测试仪由加载装置、荷载板和沉陷
测定仪组成。
3.2加载装置主要由挂（脱）钩装置、落锤、导向杆、
阻尼装置等部分构成。
1） 落锤重：10kg 。
2） 最大冲击力：7.07kN 。
3） 冲击持续时间：18±2ms 。
4） 导向杆必须保持垂直、光洁。
3.3荷载板主要由圆形钢板和传感器等部分构成。
1） 圆形钢板直径300mm ；厚度20mm 。
2） 传感器必须牢固密贴地安装在荷载板的中
心位置上。
3.4沉陷测定仪主要由信号处理、显示、打印机和电源等部分构成。
3.5沉陷测试范围：（0.1～2.0）mm ±0.05mm 。
Evd 测试范围：10＜Evd ＜225 MPa。
3.6仪器的校验和标定应符合下列要求：
1 仪器在每次试验前应按使用说明书进行校验。
2 仪器每年必须重新标定一次。
4试验操作步骤
1 测试前的准备工作：
1) 测试面应整平。应使荷载板与地面良好接触。必要时可用少量的细中砂来补平。
2) 导向杆应保持垂直。
3) 检查仪器标明的落距。
2 测试步骤：
1) 荷载板放置在平整好的测试面上，安装上导向杆并保持其垂直。
2) 将落锤提升至挂（脱）钩装置上挂住，然后使落锤脱钩并自由落下，当落锤弹回后将其抓住并挂在挂（脱）钩装置上。按此操作进行三次预冲击。
3) 正式测试时按上述第2）项的方式进行三次冲击测试，作为正式测试记录。测试时应避免荷载板的移动和跳跃。
4) 测试时，应记录每个测点的工作名称、检测部位、试验时间、土的种类、含水率以及相关的参数。
Evd 测试仪的校验与标定
五、动态变形模量E vd 测试仪ZFG 使用说明
动态变形模量测试仪ZFG02操作手册
相应于
德国技术规范道路建造土工与岩石技术规范TP BF－StB Part B8.3
附件：带集成数据存储的电子变形数据仪
本册仅为Zorn 公司先前的许可。我们保留进一步发展进行技术变更的权利。
铁道科学研究院铁道建筑研究所
地址：北京市海淀区西直门外大柳树路2号
邮编：100081
电话：010-62256469, 010-51849165
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1. 轻型落锤仪使用说明
轻型落锤仪由能够产生一定荷载脉冲的加载装置、承载板和带有集成数据存储器和RS232接口的电子变形数据仪ZSG02组成。
加载装置由一个10kg （ZFG06为15kg ）落锤构成，它能自由下落到一个钢弹簧，并产生一个峰值为7.07kN 和18ms 宽度的荷载脉冲。为了保证操作安全，落锤配有运输锁定栓和带有稳定装置的导杆。为维持每次测试的恒定下落高度，在导杆的顶部装有一个能够固定和释放落锤的机构。
2. 打印机模式，是能够附加输出打印测试数据的理想测试模式。操作与日常试验操作相类似。按开始按钮以后三条变形随时间的曲线、单次测试数据、平均值和动态变形模量以及连续测试序号等资料被直接连接在串口的微型打印机打印。
3. 数据存储和传输模式，用于传送在ZSG02储存的数据到个人电脑。通过串口，在ZSG02中储存的数据可以被传送到PC 机用于统计计算。
4. 标定模式，用于标定轻型落锤仪，任何单次测试均不用于平均值计算，而是用于检查仪器的功能。标定仪器时，变形速度峰值的测试仅针对一次脉冲，既不计算一定重复测试的
均值也不计算变形模量E vd 。如果正在使用标定模式，在按开始按钮后下次测试将立即执行。这个模式可以在规定试验场合提供标定系数的调整。应用标定模式，显示器显示储存在ZSG02中数据的修正系数，而该校正系数直接依赖于地球的重力加速度。其后提供简单的功能检查用于现场状况。在标定模式，所有的设备都将打开，因此，应使用现场汽车电力或实验室交直流适配器供电。
当打开电子变形数据仪ZSG02后，试验仪器能够使用任何工作模式而不管电源连接器使用与否。为阻止充电电池无意义的放电，在设备内装有一个自动开关。在使用电池进行测试时，最后按开始按钮4分钟后电源自动关闭。发生电源自动关闭后，下次试验需要按开关按钮。微型打印机开关在完成打印输出后一分钟关闭。另外，自动关机也发生在充电电池达到放电极限的时候。
2. 用途
轻型落锤仪ZFG02 用于道路施工中检查基床、基底土以及砾石基层，是一种快速的估价动态变形模量E vd （单位MN/m2）的方法。动态变形模量是反映散骨料或再生料、回填料、石灰土组成的基床、基底土、砾石基层及地基承载能力的一个指标。
该仪器尤其适用于最大直径小于63mm 的粗粒料和混合级配料的试验。它能代替静态荷载板试验并有如下优点：
—不需要作为静态试验平衡反力的荷载卡车；
—可以在狭窄的场地条件下进行试验，可在沟槽回填、心墙孔洞及其他难以到达的地点进行试验。
—占用空间较小、重量轻；
—每个测点仅需3分钟时间。
● 统计分析：
统计分析基于官方的德国土工和岩石道路建造技术规范中“统计随机样本试验”。 对于评估试验结果，高斯正态分布是有效的：
s =∑(x i =1n i -x ) 2 n -1
式中：x 为检验点的算术平均值；s 为标准偏差。
质量值： Q =x -T M s
式中：T M 为最小分位点。
在新的德国土工技术规范ZTVE-StB94中均要求为最小分位点的10%。如果小于3个测试结果，最小分位点是每次试验最小值的绝对值。
如果质量值Q 高于接受值k ，该批试验是可以接受的：
Q ≥k
在德国规范ZTVE-StB94接受值k 是固定的0.88。
● 文件系统
轻型落锤试验仪试验序列有三次预加落锤冲击和三次试验荷载冲击。三次变形峰值的平
均值和动态变形模量用三次试验荷载冲击的数据计算。
试验序列由位置描述为试验点。每个试验点储存有如下信息：
—三次荷载冲击的速度峰值和变形值
—平均值、E vd 和加速时间a/v
—储存数据的时间和日期
—一个连续的编号（电子变形数据仪中储存区别数据的查询号）
在试验点表格中的试验点数据储存在试验点文件(例如pkt_0001.ZSG)中。每次传输数据就生成一个新的文件。
试验记录储存在试验记录文件（例如prot0001.ZFG ）中。来自于大量试验点文件的数据被写成一个试验文件。
另外，可以创建试验记录的模板（例如Normal.VFG ）。一些基本信息，例如试验机构名称、文本打印格式等等被记录在这里。
重要说明
放置所有的文件在同一个路径下是最基本的要求，因为试验文件（*.ZFG）和试验点文件（*.ZSG）仅通过文件名连接，没有任何附加的路径信息。因为这个原因，不应随意删除文件和改变名称。
关于这个程序更多的操作信息可参见程序的在线帮助功能。
8. 测试分析的说明
内部计算动态变形模量E vd 的公式如下：
E vd =22. 5/s
E vd =33. 75/s , ZFG 06
同静态变形模量E v2的关系有静态承载力试验得到。动态变形模量依赖于土的种类和组份。
试验显示E v2/Evd 的比率为1.0到4。对于压实良好的土E v2/Evd 约为2.3。动态变形模量E vd 与静态变形模量E v2存在一个平均的关系：
E v 2=600?ln 300 300-E vd
这个关系不用于确定限制值。
9. 维护
● 加载系统的维护：
用干布清理加载设备的脏污。不要涂油脂于导杆，导杆用不锈钢制造。运输时要仔细收藏，并定期检查落高。
● 电池充电：
电子变形数据仪和微型打印机中的镍镉电池可以使用交直流适配器或直接从熄火后的汽车电力充电.. 内部充电器正常的功能要求交直流适配器转换到12V 。同时要确认极性连接
正确。错误的连接虽然不会损坏电子变形数据仪，但在此种情况下镍镉电池不会被充电。
警告
在用交直流适配器给电池充电以前，请确认主电压不超过220V 并且交直流适配器电压不超过12V 。在不用交直流适配器而直接用汽车供电时，请确认电压不超过12V 。汽车发动后不容许给仪器充电。供电电压为24V （见于一些运输工具，如卡车、铲车等）则不容许直接使用。
仪器应在室温（18～25℃）充电。
连接电子变形数据仪低压插座到电源适配器或所提供的从汽车电力供电的电缆，将开始充电，并显示如下（例如）：
作为一条规则，电池要求充电14小时并要在室温下进行。否则我们不保证打印机在低温下正常工作。显示的电池充电水平（本例为10%）是根据电池的电压而不是确切的实际电池充电水平。充电过程中电池充电水平将很快达到100%（实际充电水平可能（例如）为80%）。或者更低的水平，例如70%。这依赖于所使用的镍镉电池的种类。这区别于100%的电池实际充电水平。因此当显示100%后电池还应继续充电。电池应充电14小时以确保充电到100%。
当电池充足后，电池充电自动切换，以防止所连接的充电电源超过14小时的供电损害电池。
微型打印机中的可充电电池可以通过电子变形数据仪中的电池充电器来充电。因此，当执行测试以及保持微型打印机与电子变形数据仪连接时，可以对电子变形数据仪以及微型打印机中的充电电池充电。
电池充电14小时以后，两条信息将以1秒的间隔交替闪现在显示器上。显示器显示在开关开的状态。
或者
数字“50”表示约可以输出50份打印结果。这个数字仅是一个大约的数字。在理想的状态可能还更高。在寒冷的气候条件下，电池的充电电荷较低，导致较低的打印输出。
每打印一份，所显示的数字就减1。另外，如果镍镉电池长时间不使用，数字将自动减少。例如，充电一个月以后，电池电荷水平将仅有80%（20℃时）或50%（0℃时）。如果设备没有使用很长时间了，电池电量在使用以前会减少。
对于新设备，电子变形数据仪和微型打印机的电池电荷水平仅可在完全充放电周期后获得正确显示。
电子变形数据仪的功能检查：
甚至在道路工程中电子变形数据仪的功能都能被简单地检查。将电子变形数据仪的开关置于标定模式（向左按模式操作开关）。插入电缆连接ZSG02到荷载板的插座并打开电子变形数据仪的开关。
屏幕显示：
第一个数据（No.=17）表示已经储存的测试序列。
第一行的第二个数据（a=49.7）是一个控制因子，其直接基于地球的重力加速度（g=9.81m/s2）。该控制因子可以为30.0～70.0，依赖于加速度计的特性。检查电子变形数据仪的功能时，反转荷载板180°，也就是将其反转朝下。该控制因子的数值，本例中将从49.7改变为51.7±0.1。这相当于两倍的重力加速度，2g 。如果不再维持该值，电子变形数据仪不能再被使用，必须返回给生产商进行维修。
下面的数据（k=0.957）也用于检查仪器的功能。它代表标定仪器时获得的标定因子，依赖于所使用的加速度计和电子电路的放大倍数。如果该值的变化超过±0.02，仪器必须重新标定。
做一个简单的测试，按“开始”按钮：
从预定高度落下重锤。将显示如下值，例如：
第一个数据呈现荷载板变形的最大速度。该最大值和变形峰值一起可以用于确定土的粘性。
第二行是测试的变形峰值。相对于测试模式，变形峰值显示三位小数（微米）。这尤其适用于特别小的变形。
10. 调整时间
打开电子变形数据仪。在按下“开始”按钮的时，滑动仪器顶端的操作模式开关。将出现如下显示，例如：
按“开始”按钮允许改变光标位置的值（本例中Tu ）。滑动操作模式开关可以移动光标到下一位置。按“开始”按钮可以将秒设定为零。调整时间结束通过关闭电子变形数据仪。
一个连续的测试查询号也被显示。从电子变形数据仪中拆除电池，该值复位为1。大约5分钟后时钟和查询号将被复位到零。
如果有必须更换充电电池，应在一分钟内完成，以便不使时钟和查询号自动复位到零。
轻型落锤仪ZFG02 示意图
电子变形数据仪ZSG02示意图
注 意！
锁定落锤到固定和释放机构要象图中演示的那样用两个拇指！
如图所示，双手抬起落锤直到拇指可以压到固定与释放机构。然后慢慢抬高落锤直到将其锁定到固定和释放机构。避免强行锁定，可能引起错误测试。
落锤抓取操作
试验记录样板
试验机构：市镇试验室
试 验 记 录 确定动态变形模量
仪器：轻型落锤仪 ZFG02，荷载板直径300mm ，制造商：ZORN ，Stendal
项目编号： 111/95
项目： xyz 高速公路
试验场地： 不固定道路基础， 167号试验现场 土壤类型： 砾砂 填充材料： 无 天气： 干燥
操作者： Miller 先生
vd 标准差： s(s/v)=0.4ms s(Evd )=5.9 MN/m2 变异系数： V(s/v)=15.3% V((Evd )=9.6%
要求的最大最小分位点： Th (s/v)=3.0ms Tm(Evd )=55.0 MN/m2 品质数： Q (s/v)=1.627 Q(Evd )=1.150 结果：Q>0.88! 167试验现场合格！ 市镇，95年11月15日
.................................................................. 签名
资 料
下部填土和颗粒层的承载力试验
二者的关系：
1. 压实系数 密度的百分数 普氏击实试验 Dpr % 2. 静态荷载板试验 E v2 MN/m2 3. 动态变形模量
这个对比依赖于土的类型。
Dpr
砾石： 100 98 97 砂 100 98 97
砾石土和砂的分类
0.063 ~0.2 砂，细 0.2 ~0.63 砂，中 0.63 ~2.0 砂，粗
0.2 ~6.3 砾，细 6.3 ~20.0 砾，中 20.0 ~63.0 砾，粗
超过63.0 石
E vd MN/m2 E v2 E vd 100 45 80 40 70 35 80 40 70 35 60 30
轻型落锤仪简要说明
根据道路修建土工和岩石技术规范TP BF－
StB part B 8.3
试验准备
—在试验道路标高放好荷载板； —放置加载装置到荷载板； —除去安全运输装备；
—抬起落锤并锁定在上部停止位置； —按如下指示，执行3次预加荷载： —校准活动链接保持垂直； —释放落锤；
—抓住反弹的落锤并再次锁定。 3次荷载后维持落锤在下方。 进行试验
—用试验电缆连接沉降仪和荷载板； —打开沉降仪开关； —按开始按钮开始试验；
—一显示“执行冲击荷载”就按照前面的描述进行3次冲击加载； —第三次冲击加载后维持落锤在下方，并将其用安全运输装备限制。 显示器将显示3次测试的沉降和应力峰值。 —按开始按钮；
显示平均值和动态变形模量E vd 。
ZFG02包括数据存储的特殊功能
在显示E vd 后自动存储。显示器也附加显示逻辑记录号。 特别功能的ZFG02还包括微型打印机。
使用包括打印机的ZFG02同重复按开始按钮可使你拥有你喜欢的打印输出结果。 安全说明
为避免任何损坏或事故应通过运输安全装置将落锤限制。
试验时查看是否取出运输安全装置。为避免任何意外，落锤锁定在上端的停止位置时不要在低于落锤的位置工作。测试电缆仅在落锤在地面时插入。请注意，只可用提供的电源。沉降仪的低压不应超过12V ，即使是使用汽车电力系统充电时。仪器不能直接使用一些车辆（如卡车、铲车等）上的24V 电源系统。
六、地基系数K 30与变形模量E v 及动态变形模量E vd 的测试与对比（2004年铁路测试年会论文）
地基系数K 30与变形模量E v 及动态变形模量E vd 的测试与对比
张千里
（铁道科学研究院，北京，100081）
1引言
在国际上，铁路路基的设计和施工控制的参数主要有：压实系数、相对密度、孔隙率或空气率、地基系数K 30与变形模量E v1和E v2及动态变形模量E vd 等等。其中地基系数K 30与变形模量E v1和E v2及动态变形模量E vd 的试验和所反映的问题有一定的类似。在我国，地基系数K 30已成为铁路路基设计和施工中的一个基本的参数。了解其与变形模量E v1和E v2及动态变形模量E vd 的关系，正确理解各参数的意义和特点，有利于分析比较各国的路基设计标准，学习和借鉴国外的先进经验。这在当前的客运专线和无碴轨道的建设中非常重要。
2各自的测试原理 2.1地基系数K 30
地基系数K 30是指采用直径为30cm 的荷载板测定下沉量为1.25mm 对应的地基系数，其试验是平板载荷试验。
试验的基本步骤为1. 平整场地，除去松土；2. 安置平板载荷仪；3. 加载。加载为分级加载。按《铁路工程土工试验规程》TB10102—2004，加载为先预加0.01MPa 荷载30s ，待稳定后卸除荷载，然后以0.04MPa 的增量，逐级加载。每增加一级荷载，当1min 的沉降量不大于该级荷载沉降量的1%时，增加下一级荷载。当总沉降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最大接触压力，或者达到地基的屈服点，试验即可终止。而以前，在K30试验中，加载一般采用0.035MPa 为一级，且预压荷载也为0.035MPa 。 地基系数K 30的计算如下：
K 30＝σs/Ss
式中 σs ——为σ—S 曲线上1.25×10-3m 对应的荷载强度（MPa ）；
Ss ——为下沉量基准值(＝1.25×10-3m) 。
因此地基系数K 30实际上是一个地基刚度系数的概念。比较弹性半空间体上圆形荷载板的公式：
E 0=0. 79(1-μ2) d σ/s
如取μ为0.21，有变形模量：
E 0=1. 5rK 30
可见同变形模量有一定的关系。
2.2变形模量Ev1和Ev2
变形模量E v1和E v2试验也属于平板载荷试验，在试验装备上与地基系数K 30是及其相似的。主要差别在于操作步骤与资料整理和计算方法的不同。
该试验在一般情况下也采用直径300mm 的载荷板。先预压0.01MPa 的荷载30s ，然后分级加载，直到沉降达到5mm 或荷载达到0.5MPa 。加载时，对荷载的增量没有作硬性规定，但规定加载等级不应小于6级，每级加载要在1分钟内完成，加载完成后经120s 加下一级荷载。对于持力层停留等待的时间允许缩短为60s 。
变形模量计算的理论基础是弹性半空间体上圆形局部荷载的公式：
E 0=0. 79(1-μ2) d σ/s
取μ为0.21，并采用增量形式：
E V =1. 5r ?σ/?s
计算0.3σmax 到0.7σmax 的割线。为了有效地利用测试记录的数据，减小误差也采用对试验数据作二次回归：
s =a 0+a 1σ+a 2σ2
利用下式计算：
E V =1. 5r
1
a 1+a 2σmax
试验经两次加载。E v1和E v2分别为第一次加载和第二次加载时计算的情况。
2.3动态变形模量E vd
动态变形模量E vd 试验是落锤施加冲击荷载的载荷板试验。通常，载荷板的直径也为300mm ，锤重为10kg ，最大的冲击力为7.07kN ，荷载脉冲脉冲宽度18mm 。试验记录落锤冲击时板的沉降。在假定冲击力恒定和泊松比μ为0.21的情况下，由弹性半空间体上圆形局部荷载的公式计算模量：
E Vd =0. 79(1-μ2) d σ/s =1. 5r σ/s =22. 5/s
操作时，除了平整场地和垫铺干砂外，要预先施加三次冲击荷载，然后作三次落锤冲击试验，求平均值。尽管预先施加三次冲击荷载，但由于反弹很难保证载荷板同地面的结合象静载那样良好，测试的沉降在很大程度上是界面的影响，测试值其实也不是真正意义上的动态变形模量，出现了动态的变形模量远小于静态变形模量的结果，德国的试验显示E v2/Evd 的比率为1.0～4，其意义实际上是一个用于质量控制和检验的与试验方法有极大关系的参数。目前E vd 测试仪器主要来自德国，在德国的生产厂家也不只一家，型号也有多种，德国的道路与交通事业研究会曾组织过一次对比试验，在测量值的稳定性上有一些差别。E vd 在德国的使用也是很慎重的，一般要作统计分析。按德国土工和岩石道路建造技术规范中“统计随机样本试验”，对于试验结果的评估，高斯正态分布是有效的：
s =
∑(x
i =1
n
i
-x ) 2
n -1
式中：x 为检验点的算术平均值；s 为标准偏差。 质量值：
Q =
x -T M
s
式中：T M 为最小分位点。
在新的德国土工技术规范ZTVE-StB94中均要求为最小分位点的10%。如果小于3个测
试结果，最小分位点是每次试验最小值的绝对值。
如果质量值Q 高于接受值k ，该批试验是可以接受的： Q ≥k 在德国规范ZTVE-StB94接受值k 为0.88。
4结束语
从理论上讲，地基系数K 30、变形模量E v 与动态变形模量E vd 均反映地基的变形模量，它们的理论基础基本上是相同的。对于压实良好的填土，由于E v2测试时，载荷板同土的耦合非常好，而第一次加载对填土本身状态的影响小，更能反映填土自身的特征，且该参数为土体自身的特征参数，用于设计计算和理论分析较好。K 30和E v1也可较好地反映测试土体的特征，二者基本上相当，是同一问题的不同表述。但E v1象E v2一样，其表述形式是土体自身的参数，即变形模量，对于单元化的分析似乎更方便一些。而K 30试验则与实际使用时的现象有一定的类似，需要时也可转换为变形模量。其界面耦合的问题也可通过回归曲线的零点调整或调整预加荷载的大小得到改善。E vd 由于受接触界面的影响较大，并不是真正意义上的动态变形模量，用于设计计算和理论分析较差一些，但其测试方便、快捷，有利于增加测点个数，以消除土的离散性的影响，适合于质量监控。在借鉴国外的规范和方法时，要明确各参数的真正意义，进行完整系统的分析，正确理解和消化吸收国外的先进经验，实现铁路的跨越式发展。
范文二：动态变形模量Evd(详解)
动态变形模量Evd
概念：动态变形模量Evd 是指土体在一定大小的竖向冲击力Fs 和冲击时间ts 作用下抵抗变形能力的参数。
测试原理：动态变形模量Evd 是由落锤冲击施加一定大小和作用时间荷载的平板试验测得的土体变形模量。通常，荷载板的直径为300mm ，锤重10kg ，最大冲击力为7.07KN ，荷载脉冲脉冲宽度18mm ，试验记录落锤冲击时板的沉降。在假定冲击力恒定和泊松比μ为0.21的情况下，有弹性半空间体上圆形局部荷载的公式计算模量。
特点：体积小、重量轻、便于携带，安装及拆卸方便、操作简便，性能稳定、测试精度高，自动化程度高、测试速度快，环保型，无核辐射、废气等污染，动载测试符合土体实际受力状况，检测费用低、适应范围广
Evd 动态变形模量测试仪的主要结构：
加载装置：挂（脱）钩装置(带水准泡) ，导向杆(必须保持垂直、光洁），落锤(重10kN) ，阻尼装置。
荷载板：圆形钢板（直径300mm, 厚20mm) ，传感器(必须牢固紧密地安装在荷载板的中心位置上）。
沉陷测定仪(存储、与电脑连接) ：主要由信号处理、显示、打印机、和电源等部分构成。 沉陷测试范围：（0.1-2.0）mm ±0.05mm Evd 测试范围：10?Evd?225MPa 试验前的准备：
1. 平整测试面
2. 放置荷载板, 使荷载板与地面良好接触，必要时可用少量细
中砂来补平
3. 加载装置在荷载板上就位
4. 用测量电缆将沉陷测定仪与荷载板连接
5. 松开搬运锁
试验步骤：、
1. 打开沉陷测定仪电源。
2. 使导向杆保持垂直。
3．将落锤提升至挂钩装置上挂住，接着使落锤脱钩自
由落下，回弹后将其抓住挂在挂钩装置上，进行三次预
冲击。
4．连续三次冲击测试，作为正式记录（测时应避免荷载板的移动和跳跃）。
5．显示三次测试的沉陷值S 1、S 2、S 3。
6．显示三次平均沉陷值S m 和动态变形模量值E vd 。
7．储存并打印测试结果。
范文三：动态变形模量测定试验
动态变形模量测定试验
一、 实验目的
测定路基在动荷载作用下的弯沉值（Evd ），从而评估路基的承载力和变形量。适用于受动荷载作用的铁路、公路、机场、城市交通、港口、码头及工业与民用建筑的地基施工质量监控检测，特别适用于场地狭窄地段检测，如路桥（涵）过渡段及路肩的检测，既有线路基等。
二、 实验器材及技术参数
试验仪器选用GTJ-Evd 型动态变形模量测试仪(手持落锤弯沉仪) ，技术参数如下：
（1）适用及检测范围：符合现行规范的各类路基土及基床填料。
1）适用的土壤种类范围与K30平板载荷仪相同，即可用于不大于载荷板直径1/4的各类土和土石混合填料。
2）测试范围：10Mpa<><>
3）测试影响深度：0～500mm
（2）加载装置
1）加载装置重：15kg ，其中重锤重：10kg
2）最大冲击力：7.07kN
3）冲击力持续时间：18±2ms
（3）载荷板 重量：15kg ，直径：300mm ，厚度：20mm
（4） 沉陷测定仪
1）沉陷测试范围：0.20mm ～2.00mm
2）重量：5kg
3）电源：可充电锂电池，使用更方便
三、实验方法：
（1）在测量范围内选择一块平坦的区域，放下荷载板时轻轻旋转并下压。
（2）在主机未接通电源时将测量信号的粗端插入荷载板的传感器接口，直到锁住。
（3）加载装置放在荷载板的传感器上。
首先对荷载板下的测试区域进行三次预压，一只手将落锤沿导向杆完全提住，用挂钩装置的挂钩将落锤固定在预定的位置上，通过水平泡调整导向杆的位置。使导向杆与地面垂直。落锤落在阻尼装置顶面上并弹回。用手支撑弹回来的落锤，并用挂钩挂住，重复三次完成预压。
范文四：变形模量Ev2和动态变形模量Evd试验
变形模量 E v2和动态变形模量 E vd 试验 操作培训与技术交流资料
编 写:张千里
电 话:010-51849485,13910822180
E-mail:
2006年 1月
目 录
一、客运专线无碴轨道铁路设计指南(路基部分)
二、变形模量 E v2测试原理与操作要点
三、变形模量 E v2测试仪 AX01使用说明
四、动态变形模量 E vd 测试原理与操作要点
五、动态变形模量 E vd 测试仪 ZFG 使用说明
六、地基系数 K 30与变形模量 E v 及动态变形模量 E vd 的测试与对比
一、客运专线无碴轨道铁路设计指南(路基部分)
2术 语
变形模量 E v2:
由平板荷载试验第二次加载测得的土体变形模量。
动态变形模量 E vd :由落锤冲击施加一定大小和作用时间荷载的平板试验测得的 土体变形模量。
工后沉降:在铺轨工程完成以后,基础设施产生的沉降量。
差异沉降:在铺轨工程完成以后,路桥或路隧连接处的沉降差。
折角:在铺轨工程完成以后,路基与桥梁或隧道间由于过渡段沉降造成的弯折 角度。
4 路基
4.1 一般规定
4.1.1 路基工程应按土工结构物进行设计,其地基处理、路堤填筑、边坡支挡
防护以及排水设施等必须具有足够的强度、稳定性和耐久性,确保列车高速、 安全和平稳运行。
4.1.2 路基工程应避免高填、深挖、长路堑和高大挡土墙。路堤高度原则上应 大于基床厚度。一般路堤填土高度不宜超过 8m 。
4.1.3 路基工程勘察应查明地基地质状态和填料的工程性质,为地基和路基结 构物的变形状态评价提供必要的地质资料。地质勘察横断面沿线路方向间距不 大于 50m , 横断面上的地质点不应少于 3个。 过渡段或地质地形复杂地段应适当 加密,并应在横断面之间作物探检查。
4.1.4土质地基路基均应进行工后沉降分析。 路基在无碴轨道铺设完成后的工后 沉降应满足扣件调整和线路竖曲线圆顺的要求。工后沉降一般不应超过扣件允 许的沉降调高量 15mm ;长度大于 20m 沉降比较均匀的路基,允许的最大工后沉 降量为 30mm ,并且调整轨面高程后的竖曲线半径应能满足下列要求:
24. 0sj sh V R
式中:sh R ——轨面圆顺的竖曲线半径 ,m ;
sj V ——设计最高速度 ,km/h。
路桥或路隧交界处的差异沉降不应大于 5mm , 过渡段沉降造成的路基与桥梁 或隧道的折角不应大于 1/1000。
4.1.5无碴轨道路堤填筑后, 应对路基沉降进行系统的观测与分析评估, 观测断 面沿线路方向的间距一般不大于 50m , 过渡段和地形地质条件变化较大的地段应 适当加密。在路基完成或施加预压荷载后应有 6~18个月的观测和调整期,分 析评估沉降稳定满足要求后方可铺设无碴轨道。
4.1.6地质复杂、 工后沉降难以控制或地下水位较高、 路基易产生冻害和存在其 他不稳定因素的路基区段,不宜铺设无碴轨道。
4.2 路基标准横断面
4.2.1 路基横断面宽度和布置型式的设计应根据线间距、轨道结构型式、曲线 超高设置、路肩宽度、通信信号和电力电缆槽布置、接触网支柱基础位置、声 屏障基础等因素来确定,并应综合考虑路基防排水问题。
4.2.2 直线地段路基标准横断面如图 4.2.2所示。路基面宽度可参照表 4.2.2的规定。
表 4.2.2 路基面宽度
注:路基面宽度为接触网支柱内侧距线路中心 3.0m 、通信信号电缆槽设置 于路肩上时的宽度。
4.2.3 直线地段路基面形状为梯形, 混凝土支承层基础边缘以外设 4%的横向排 水坡。路基基床底层顶面及基床下路基面自中心向两侧设 4%的横向排水坡。 4.2.4 无碴轨道路基一般不考虑曲线加宽,当轨道结构和接触网支柱等设施的 设置有特殊要求时,根据具体情况计算确定。
4.2.5正线区间路肩范围内设置的其它附属工程,包括接触网支柱基础,电力、 通信、信号电缆槽及声屏障基础等不得影响路基的稳定和排水。
路堑 电力电缆槽
路堤 线 路 中 心 线 线 路 中 心 线 接触网支柱
图 4.2.2 双线路基路堤和路堑(土质、软质岩、强风化硬质岩)横断面示意图
4.3 基 床
4.3.1 路基基床由表层与底层组成。表层厚度与无碴轨道的混凝土支承层或混 凝土底座的总厚度不应小于 0.7m ,底层厚度为 2.3m 。混凝土支承层或混凝土底 座以外的路基面应设防排水层,采用厚 5~10cm 沥青混凝土或 C25混凝土。
4.3.2 基床表层采用级配碎石,材料规格应符合《客运专线基床表层级配碎石 暂行技术条件》的要求,其压实标准应符合表 4.3.2的规定。
表 4.3.2 基床表层级配碎石压实标准
4.3.3 基床底层采用 A 、 B 组填料或改良土, 其压实标准应符合表 4.3.3的规定。
表 4.3.3 基床底层压实标准
注:1 压实系数 K 为重型击实标准(以下同) ;
2改良土压实标准:当采用物理方法改良时,应符合本表规定;当采用 化学方法改良时,除符合本表规定外,还应满足设计提出的技术要求。 4.4 基床以下路堤及地基
4.4.1 基床以下路堤应优先选用 A 、 B 组填料和 C 组的块石、 碎石、 砾石类填料。 当选用 C 组细粒土填料时,应根据土源性质进行改良后填筑。其压实标准应符 合表 4.4.1的规定。
表 4.4.1 基床以下路堤填料及压实标准
注:改良土压实标准:当采用物理改良方法时,应符合本表规定;当采用化学
改良方法时,除符合本表规定外,还应满足设计提出的技术要求。
4.4.2 高度小于基床厚度的路堤,基床表层应满足 4.3.2的要求;基床底层范 围的土质和压实标准不满足 4.3.3的要求时,应作处理。
4.4.3 地基处理措施应结合路基所处的位置和环境、地质条件、工后沉降量计 算值、工期等因素综合确定。
4.4.4 软土路堤在填筑过程中,必须控制填土速率。控制标准为:路堤中心地 面沉降速率每昼夜不得大于 10mm ,坡脚水平位移速率每昼夜不得大于 5mm 。 4.4.5 软土和松软土等不良地基应结合工程施工,选择代表性地段提前修筑试 验路堤,以检验设计、指导施工。
4.5 路 堑
4.5.1 软质岩、强风化硬质岩及土质路堑地段,基床表层应满足 4.3.2的要求; 处于基床底层范围内的土质及压实标准不满足 4.3.3的要求时,应作处理。 4.5.2 不易风化的硬质岩路堑的岩石面作成 4.2.3中要求的形状,对凹凸不平 处应以强度不小于 C25的混凝土填平。
4.6 过渡段
4.6.1路基与桥台之间过渡段,应满足以下要求:
1填方桥台
桥台台尾路基为路堤时,桥路过渡段一般采用图 4.6.1所示的方案。需要 时,根据情况设置钢筋混凝土搭板。过渡段的正梯形部分采用水泥稳定级配碎 石(掺 3~5%水泥) ,其后设置一段倒梯形的过渡段,采用 A 、 B 组填料。过渡段 基床表层以下填料的压实标准应满足表 4.3.3的规定。过渡段总长度不小于 4倍桥台后路堤高度,且不得小于 20m 。过渡段范围内的基床表层级配碎石掺 3~ 5%水泥。
图 4.6.1 填方桥台的桥路过渡段纵断面示意图
2挖方桥台
桥台台尾路基为软质岩、强风化的硬质岩及土质路堑时,桥路过渡段采用 混凝土与级配碎石过渡, 长度不小于 20m 。 在过渡段以外 20m 范围内的基床表层 级配碎石掺 3~5%水泥。 桥台台尾路基为硬质岩路堑时, 桥台基坑采取混凝土回 填。
4.6.2 路基与涵洞过渡段应满足以下要求:
1当涵洞顶部至路基面的高度 h ≥ 2.0m 时,应在涵洞侧面设置水泥稳定级 配碎石(掺 3~5%水泥)过渡段,过渡段范围内的基床表层级配碎石掺 3~5%水 泥。
2当涵洞顶部至路基面的高度 0.7m ≤ h <2.0m 时,参照填方桥路过渡段方="" 式,="" 采用两次过渡方案,="" 在涵洞顶面及两侧设置正梯形的水泥稳定级配碎石="" (掺="" 3~5%水泥)过渡段,再延伸设置一段倒梯形过渡段,采用="" a="" 、="" b="">
段基床表层以下填料的压实标准应满足表 4.3.3的规定。过渡段范围内的基床 表层级配碎石掺 3~5%水泥,如图 4.6.2。过渡段总长度不小于 4倍路堤高度, 且不得小于 20m 。
m
图 4.6.2 涵路过渡段纵断面示意图
4.6.3路堑与隧道过渡段
土质、软质岩及强风化硬质岩路堑与隧道连接处,在路堑基床范围内设置 过渡段,采取混凝土与级配碎石厚度渐变过渡。
4.6.4路堤与路堑过渡段
路堤与路堑连接处应设置过渡段。路堤与硬质岩路堑连接处过渡段采用水 泥稳定级配碎石(掺加 3~5%水泥)填筑;路堤与土质及软质岩路堑连接处采用 台阶方式过渡并回填与路堤相同的填料,压实标准应符合表 4.3.3的规定。台 阶顶部应设置横向排水盲沟。过渡段范围内的基床表层级配碎石掺 3~5%水泥。 4.6.6半填半挖过渡段
半填半挖路基在靠山侧根据岩层情况换填 1.0~2.3m 。 过渡段的设置类似于 路堤路堑过渡段, 硬质岩半填半挖过渡段采用水泥稳定级配碎石 (掺 3~5%水泥) 填筑;土质及软质岩路堑连接处过渡段采用台阶方式过渡并回填与路堤相同的 填料,压实标准应符合表 4.3.3的规定。半填半挖过渡段的设置方式如图 4.6.6-1、图 4.6.6-2。
图 4.6.6-1 土质及软质岩半填半挖路基横断面示意图
图 4.6.6-2 硬质岩半填半挖路基横断面示意图
4.6.7对于不同形式的过渡段,当纵向设置范围重叠或者相距较近时,应采取 适当措施,连通设置,以保证纵向刚度平顺过渡。
4.7 路基排水
4.7.1 路基排水系统,应根据当地降水量特征、汇水面积、地形和地质条件、 地下水状况进行规划和设计。路基排水设备,应与桥涵、隧道、车站等排水设 施衔接配合,与水土保持及农田水利的综合利用相结合。
4.7.2 路基面应结合无碴轨道结构、电缆槽、接触网支柱、声屏障等具体工程 作好防水和横向排水设计。
4.7.3 无碴轨道线间排水应根据线路、气候条件及对轨道电路的影响等综合考 虑,可采用横向直排、设置集水井等方式。采用集水井排水时,集水井的位置、 排水管的大小及埋设深度应根据降水量大小和防冻等要求确定,并应采取可靠 的措施防止排水管的堵塞和水渗入基床。
4.7.4 植物防护的路堤坡面应设置汇水缘和横向排水槽。
4.7.5 边坡采用骨架护坡时,宜采用带截水槽的结构。骨架厚度应大于 0.6m , 间距不宜大于 3.0m ,并加深骨架埋设深度。
4.8 其 他
4.8.1 接触网支柱内边缘距线路中心距离应满足设备安装、调整、运营、维修 的需要,一般不应小于 3.0m 。
4.8.2 电力电缆槽的位置应根据线路、桥隧比例及供电要求的需要,可设置于 路肩上,也可单独设置于路堤坡脚外或路堑侧沟平台上。当路基与桥(隧)频 繁交替时宜设置于路肩上。
4.8.3 电缆槽宜设置在接触网支柱外侧。 电缆槽的内部净高不大于 30cm , 通信、 信号电缆槽外部宽度不大于 70cm 。单贯通电力电缆槽设于路肩上时,内部净宽 不大于 20cm 。
4.8.4 与桥隧等各类结构物连接处路基上的电缆槽、接触网支柱等应进行过渡 衔接设计。
二、变形模量 E v2测试原理与操作要点
1. 变形模量 E v1和 E v2试验的原理
变形模量 E v1和 E v2试验也属于平板载荷试验,在圆形载荷板上分级施加静 荷载,测试荷载强度与沉降变形的关系,由此计算地基的变形模量。该试验方 法与地基系数 K 30试验是及其相似的, 它们的主要差别在于操作步骤与数据整理 和计算方法的不同。
图 2-1 变形模量 E v 试验曲线
变形模量计算的理论基础是弹性半空间体上圆形局部荷载的公式:
s d E /) 1(79. 020σμ-=
式中 d 为载荷板直径。取 μ为 0.21,并采用增量形式:
s r E V ??=/5. 1σ
式中 r 为载荷板半径。计算 0.3max σ到 0.7max σ的割线。为了有效地利用测试记录
的数据,减小误差采用对试验数据作二次回归:
2210σσa a a s ++=
利用下式计算:
max
2115. 1σa a r E V += 如图 2-1,试验经两次加载。 E v1和 E v2分别为第一次加载和第二次加载时 计算的情况,单位一般为 MPa 或 MN/m3。在铁路路基填筑施工质量检测中,一 般情况下采用直径 300mm 的载荷板。
AX01测试的 E v2和 E v1及其它们的比值都是由仪器或软件自动计算的。 2 测试基本要求
2.1 试验适用范围
变形模量 Ev2试验适用于粒径不大于承载板直径 1/4的各类土和土石混合填 料。在铁路路基填筑施工质量检测中,采用直径为 300mm 的承载板。
沉
2.2试验条件
试验场地及环境条件应符合下列要求:
1)对于水分挥发快的中粗砂,表面结硬壳、软化或因其他原因表层扰动的土, 变形模量 E v2试验应置于其影响以下进行,下挖深度应不大于承载板直径。 2)土体的含水率对其强度测定有较大的影响,因此,试验时土体的含水率变化 范围应是在其使用期间所能保持的范围。对于粗、细粒均质土,宜在压实后 2~ 4h 内开始试验。
3)测试面应水平无坑洞。对于粗粒土或混合料填层造成表面凹凸不平,承载板 下应铺一层厚约 2~3mm 的干燥中砂或石膏腻子。
4)试验时测试点必须远离震源,以保证测试精度。
5)雨天或风力大于 6级的天气不得进行试验。
2.3 试验仪器
变形模量 Ev2测试仪器应包括承载板、反力装置、加载装置、荷载量测装 置及沉降量测装置。
2.3.1承载板
承载板为圆形钢板,承载板直径为 300±0.2mm ,厚度为 25±0.2mm 。承载 板上应带有水准泡。承载板加工表面粗糙度 Ra 应不大于 6.3μm 。
2.3.2反力装置
反力装置的承载能力应大于最大试验荷载 10kN 以上。 加载装置的液压千斤 顶应通过高压油软管与手动液压泵连接。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。高压油软管长度 应不小于 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。
手动液压泵上应装有可调节减压阀,可准确地对承载板进行分级加、卸载。 为使力准确传递,千斤顶两边应固定,并确保不倾斜。千斤顶活塞的行程应不 小于 150mm 。在试验过程中,应保证千斤顶高度不超过 600mm 。
图 2-2 杠杆式测量臂
1— 触点 2— 承载板 3— 千斤顶 4— 加长杆件 5— 反力装置 6— 沉降量测
表
7— 支撑架 8— 杠杆支点 9— 测量臂 10— 支撑座
2.3.3荷载量测装置
荷载量测表量程应达到最大试验荷载的 1.25倍, 最大误差应不大于 1%。 荷 载量测表显示值应能保证承载板荷载有效位至少达到 0.001MPa
沉降量测装置由测桥和测表组成。 测桥的测量臂可采用杠杆式 (见图 2-2
)
或垂直抽拉式(见图 2-3) 。测量臂应有足够的刚度。
图 2-3 垂直抽拉式测量臂
1— 触点 2— 承载板 3— 千斤顶 4— 加长杆件 5— 反力装置 6— 沉降量测表 7— 支撑架 8— 垂直支架 9— 支撑座
承载板中心至测桥支撑座的距离必须大于 1.25m 。杠杆式测量臂杠杆比 hP:hM可在 1:1至 2:1范围内选择,选定后不得改变。为便于统一,可认为 垂直抽拉式测量臂杠杆比为 1:1 。沉降量测表最大误差应不大于 0.04mm ,分 辨率应达到 0.01mm ,量程应不小于 10mm 。
2.3.4辅助工具
辅助工具应包括:铁锹、 钢板尺 (长 400mm ) 、 毛刷、 刮铲、 水准仪、 铅锤、 直尺、干燥中砂、石膏粉、油、遮阳挡风设施等。
2.3.5测试仪器标定应符合下列规定:
1)传感器、测表应按国家有关规定标定。
2)变形模量 E v2测试仪必须每年标定一次。
3 试验操作
3.1试验准备
场地测试面应进行平整,并使用毛刷扫去表面松土。当测试面处于斜坡上时, 应将承载板支撑面做成水平面。
3.2 安置试验仪器
3.2.1安置承载板及千斤顶
将承载板放置于测试点上,使承载板与地面完全接触,必要时可铺设一薄 层干燥砂(2~3mm )或石膏腻子,同时利用承载板上水准泡或水准仪来调整承 载板水平。
将反力装置承载部位安置于承载板上方,并加以制动。承载板外侧边缘与 反力装置支撑点之间的距离不得小于 0.75m 。将千斤顶放在承载板的中心位置, 使千斤顶保持垂直。用加长杆和调节丝杆使千斤顶顶端球铰座与反力装置承载 部位紧贴。
3.2.2安置测桥
将沉降量测装置的触点自由地放入承载板上测量孔的中心位置,沉降量测 表必须与测试面垂直。 测桥支撑座与反力装置支撑点的距离不得小于 1.25m 。 试 验过程中测桥和反力装置不得晃动。 预先加 0.01MPa 荷载约 30s ,待稳定后卸 除荷载,将沉降量测表读数调零。
3.3 加载与卸载
变形模量 Ev2试验第一次加载必须至少分 6级,并以大致相等的荷载增量 (0.08MPa ) 逐级加载, 达到最大荷载为 0.5MPa 或沉降量达到 5mm 时所对应的 应力后,再进行卸载。
承载板卸载应按最大荷载的 50%、 25%和 0三级进行。 卸载后, 按照第一次 加载的操作步骤,并保持与第一次加载时各级相同的荷载进行第二次加载,直 到第一次所加最大荷载的倒数第二级。 每级加载或卸载过程必须在 1min 内完成。 加载或卸载时,每级荷载的保持时间为 2min ,在该过程中荷载应保持恒定。 1)试验中如果施加了比预定荷载大的荷载,则应保持该荷载,将其记录在试验 记录表中,并加以注明。
2)当试验过程中出现承载板严重倾斜,以至水准泡上的气泡不能与圆圈标志重 合或承载板过度下沉及量测数据出现异常等情况时,应查明原因,另选点进行 试验,并在试验记录表中注明。
3)变形模量 E V2测试仪包括数据自动采集计算和数据人工记录两种类型。数据
自动采集计算型的变形模量 E V2测试仪, 可根据每级荷载的测试数据自动计算并 打印荷载 —— 沉降曲线和变形模量值。
三、变形模量 E v2测试仪 AX01使用说明
AX01使用说明及变形模量 E v2试验
(根据英文说明书及变形模量 E v2试验操作
规程编 写 )
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AX01使用说明及变形模量 E v2试验
一、变形模量 E v1和 E v2试验的原理
变形模量 E v1和 E v2试验也属于平板载荷试验,在圆形载荷板上分级施加静 荷载,测试荷载强度与沉降变形的关系,由此计算地基的变形模量。该试验方 法与地基系数 K 30试验是及其相似的, 它们的主要差别在于操作步骤与数据整理 和计算方法的不同。
变形模量计算 的理论基础是弹性半空间体上圆形局部荷载的公式:s d E /) 1(79. 020σμ-= 式中 d 为载荷板直径。取 μ为 0.21,并采用增量形式:
s r E V ??=/5. 1σ
式中 r 为载荷板半径。计算 0.3max σ到 0.7max σ的割线。为了有效地利用测试记录
的数据,减小误差采用对试验数据作二次回归:
2210σσa a a s ++= 利用下式计算:max
2115. 1σa a r E V += 试验经两次加载。 E v1和 E v2分别为第一次加载和第二次加载时计算的情况。 该试验在一般情况下也采用直径 300mm 的载荷板。 先预压 0.01MPa 的荷载 30s , 然后分级加载,直至沉降达到 5mm 或荷载达到 0.5MPa 。加载时,对荷载的增 量没有作硬性规定,但规定加载等级不应小于 6级,每级加载要在 1分钟内完 成,加载完成后经 120s 加下一级荷载。对于持力层停留等待的时间允许缩短为 60s 。
AX01测试的 E v2和 E v1及其它们的比值都是由仪器或软件自动计算的。
二、仪器的主要技术参数和特点
电子平板载荷试验仪 AX01的特点
AX01为方便道路工程检测, 具有良好的应对天气变化
的可操作性。 防水箱体设计, 在雨中封闭时, 可
用外面的按键操作。箱体的 4个支承点易于清
洗。 顶部盖板是透明的, 覆盖有特殊的防划伤保
护层。
AX01配备有工业防水传感器。 AX01使用工
业位移传感器 , 取代了易损的指针式位移计。 载荷传感器也
是防水的。二者均采用不锈钢制造。
AX01能够在一块存储卡上储存 200个测试。对你能
使用的卡的数量没有限制。 仅需要使用存储卡向 PC 机传输
数据。 交付的物品中包括 PC 机读卡器。 而类似的产品需要
经低速串口 (RS232) 连接仪器和计算机来传输数据。 且储
存空间受内存的限制。
AX01提供简捷的用户界面。 仅需按 [开始 ]键两次开始
你的测试。 避免了复杂的菜单操作系统。 你可以使用 [模式 ]
键改变 AX01中的设置。由于用户界面简单,不能通过键
盘输入文字或一些描述,但你可以在打印输出上写上你的
注释。
采用微软 Excel 编辑处理数据。可以充分发
挥 Excel 的特点创建引人注意的试验报告。例如,可以加
入公司的标识或用 Excel 的绘图编辑功能画图。
AX01
位移传感器
载荷传感器
AX01是高精度仪器。设备在发货之前片刻经过标定。
采用高质量的部件。使用温度 -100C~700C 。使用高能 5Ah
镍镉充电电池,可连续工作至少 48小时。实际工作中,你
可以使用至少一星期而不充电。 电池充电仅需要 2小时 (从
全部用完到完全充满) 。仪器重量轻(4kg ) 。
AX01是新产品。目前有许多公司已在使用:
PEBA Berlin , BGI Brambach & Dr Rey GmbH
Halle , PST GmbH Bemburg , LMPA Magdeburg , Fachhochschule (university ) Dessau , Schmoock GmbH.
读卡机和内存卡
三、仪器的设定与调整
1. 调整时间
第一次使用时需要调整时间。 按 “ Start(开始) ” 键打开机器, 反复按 “ Mode(模 式) ”键几次,直至出现“ Set Clock(调整时间) ” ,按“ Start(开始) ”键选择确认。 按 “ Start(开始) ” 键调整光标处的数值, 按 “ Mode(模式) ” 键移动光标。 按 “ Aus Off(关机) ”键结束。
2. 变更载荷板直径
按 “ Start(开始) ” 键打开机器, 反复按 “ Mode(模式) ” 键几次, 直至出现 “ Chang Device Type(变更设备型号) ” ,按“ Start(开始) ”键选择确认。按“ Start(开始) ” 键调整板的直径,按“ Mode(模式) ”键结束。
3. 变更杠杆比
按 “ Start(开始) ” 键打开机器, 反复按 “ Mode(模式) ” 键几次, 直至出现 “ Chang Lever Type(变更杠杆形式) ” ,按“ Start(开始) ”键选择确认。按“ Start(开始) ” 键调整杠杆比,按“ Mode(模式) ”键结束。变形架完全伸展时为 1:2。
4. 载荷复位
按 “ Start(开始) ” 键打开机器, 反复按 “ Mode(模式) ” 键几次, 直至出现 “ Reset force(载荷复位) ” ,按“ Start(开始) ”键选择确认。按“ Start(开始) ”键复位。按 “ Mode(模式) ”键结束。
5. 选择语言
按“ Start(开始) ”键打开机器,反复按“ Mode(模式) ”键几次,会出现语言 用户界面简捷 Excel 软件显示
种类,如“ Language English” 。出现该种语言后,按“ Start(开始) ”键即选定该 种语言。按“ Aus Off(关机) ”键关机。
6. 校定设置
按“ Start(开始) ”键打开机器,反复按“ Mode(模式) ”键几次,直至出现 “ Calibration (校定) ” ,按“ Start(开始) ”键选择确认。按“ Start(开始) ”键把显 示置于零,按“ Aus Off(关机) ”键关机。
在该模式,可直接显示传感器的读数,而且,不考虑杠杆比,测试值后面 的显示为校准机构调整的校定系数。
7. 仪器号及校准日期显示
反复按 “ Mode(模式) ” 键几次,直至出现“ Deviceinfo-calibdate(查询仪器号 校准时间) ” ,按“ Start(开始) ”键选择确认。此时显示仪器号和校准时间。按 “ Mode(模式) ”键结束。
8. 数据卡信息查询
按 “ Start(开始) ” 键打开机器, 反复按 “ Mode(模式) ” 键几次, 直至出现 “ Card info(数据卡信息) ” ,按“ Start(开始) ”键选择确认。此时左边显示数据卡上的数 据数目及最大容量,右边显示卡号。数据的最大容量是一个估计值,与试验的 实际数据有关。卡号由删除时的日期和时间来生成。按“ Mode(模式) ”键结束。 9. 数据卡数据查询
按 “ Start(开始) ” 键打开机器, 反复按 “ Mode(模式) ” 键几次, 直至出现 “ View Card(查询数据卡) ” ,按“ Start(开始) ”键选择确认。显示已储存的试验数据, 此时, 如按 “ Print(打印 ) ” 可打印卡中的试验数据。 按 “ Aus Off(关机) ” 键关机。 10. 数据卡清除或格式化
按“ Start(开始) ”键打开机器,反复按“ Mode(模式) ”键几次,直至出现
“ Delete Card (删除数据卡) ” , 按 “ Start(开始) ” 键选择确认, 再按 “ Start(开始) ” 键删除数据。新卡在第一次使用前用此功能来格式化。按“ Mode(模式) ”键结 束。
11. 仪器版本号显示
反复按“ Mode(模式) ”键几次,直至出现“ Version No.(仪器版本号) ” ,按 “ Start(开始) ” 键选择确认, 显示仪器系列号。 按 “ Mode(模式) ” 键退出该模式。
三、仪器试验操作步骤
1. 放置荷载板和变形支架。
2. 连接荷载和位移传感器。蓝色插头为荷载传感器,插入蓝色插孔;黄色插头 为位移传感器插入黄色插孔。
3. 按“ Start(开始) ”键打开机器。此时显示时间和 电量。
4. 按“ Start(开始) ”键进入试验模式。显示“ (设备 检查) ” ,调整位移传感器到零位。此时,如果传感 器连接有误将出现错误提示。
5. 荷载复位。 按 “ Start(开始) ” 键提示预加荷载 30s
并出现计时。用千斤顶预加 0.01MPa 保持 30s 。 6. 按“ Start(开始) ”键后施加第一级荷载 0.08MPa 保持 60s 或 120s 。
7. 按“ Start(开始) ”键,根据表中数据施加其他荷 载。
8. 全部加荷卸荷再加荷结束后按“ Print(打印) ”键 结束试验并打印试验结果。
9. 按“ Aux Off”键关机。
*该仪器也可用于测试地基系数 K 30,测试时按 K30的加载等级和稳定标准来操作,并记录每级荷载及 沉降值。
四、在 PC 机上处理数据
1. 连接读卡器到 PC 机,并安装驱动程序。
2. 将随机配带 Excel 模板文件 axe(英文 ) 和 axec(中 文 ) 文件复制到硬盘。
3. 将数据卡插入读卡器。
4. 打开 axe 或 axec 文件。
5. 点击“ Read Card(读卡 ) ”可从卡上读取和储存数据并自动添加到 Excel 文件 形成试验报告。也可读取已储存的数据文件。在弹出的对话框中选择 Card Read(scard),并点击“ Search ”确认正确的端口。对话框中的“ card info ”用于 显示卡的信息; “ Read card ”用于读卡并储存; “ Read file ”用于读取磁盘文件; “ Data->Excel”用于转化选定的数据到 Excel ,可单个也可全部 (选 all) ; “ Delete card ” 用于删除卡中的数据, “ Info ” 显示版本及版权等等; “ Close ” 关闭对话框; 选定 “ transfer only to statistics” 时, 仅将数据添加到统计工作表而不增加报告工 作表。
6. 在 Excel 中处理和打印报告。
四、动态变形模量 E vd 测试原理与操作
要点 1. 测试原理
动态变形模量 Evd 是由落锤冲击
施 加 一 定 大小和作用时间荷载的平板试验测得
的 土 体 变 形模量。通常,载荷板的直径也为
300mm , 锤 重为 10kg ,最大的冲击力为 7.07kN ,
荷 载 脉 冲 脉冲宽度 18mm 。试验记录落锤冲击时
板的沉降。 在假定冲击力恒定和泊松比 μ为 0.21
的情况下, 由弹性半空间体上圆形局部荷载的公
式 计 算 模
量:
s s r s d E Vd /5. 22/5. 1/) 1(79. 02==-=σσμ 2. 试验场地及环境条件
1)测试面宜水平,其倾斜角度不大于 5°。
2)测试面必须平整无坑洞。对于粗粒土或混合料造成的表面凹凸不平,可用少 量细中砂补平。
3)试验时测试点必须远离震源。
3. 试验仪器
3.1动态变形模量测试仪由加载装置、荷载板和沉陷测定仪组成。
3.2加载装置主要由挂(脱)钩装置、落锤、导向杆、阻尼装置等部分构成。
1) 落锤重:10kg 。
2) 最大冲击力:7.07kN 。
3) 冲击持续时间:18±2ms 。
4) 导向杆必须保持垂直、光洁。
3.3荷载板主要由圆形钢板和传感器等部分构成。
1) 圆形钢板直径 300mm ;厚度 20mm 。
2) 传感器必须牢固密贴地安装在荷载板的中心位置上。
3.4沉陷测定仪主要由信号处理、显示、打印机和电源等部分构成。
3.5沉陷测试范围:(0.1~2.0) mm ±0.05mm 。
Evd 测试范围:10
3.6仪器的校验和标定应符合下列要求:
1仪器在每次试验前应按使用说明书进行校验。
2仪器每年必须重新标定一次。
4试验操作步骤
1测试前的准备工作:
1) 测试面应整平。应使荷载板与地面良好接触。必要时可用少量的细中 砂来补平。
2) 导向杆应保持垂直。
3) 检查仪器标明的落距。
2测试步骤:
1) 荷载板放置在平整好的测试面上,安装上导向杆并保持其垂直。
2) 将落锤提升至挂(脱)钩装置上挂住,然后使落锤脱钩并自由落下,当 落锤弹回后将其抓住并挂在挂 (脱) 钩装置上。 按此操作进行三次预冲击。 3) 正式测试时按上述第 2) 项的方式进行三次冲击测试, 作为正式测试记录。 测试时应避免荷载板的移动和跳跃。
4) 测试时,应记录每个测点的工作名称、检测部位、试验时间、土的种类、 含水率以及相关的参数。
Evd 测试仪的校验与标定
五、动态变形模量 E vd 测试仪 ZFG 使用说明
动态变形模量测试仪 ZFG02操作手册
相应于
德国技术规范道路建造土工与岩石技术规范 TP BF-StB Part B8.3
附件:带集成数据存储的电子变形数据仪
本册仅为 Zorn 公司先前的许可。我们保留进一步发展进行技术变更的权利。 地址:北京市海淀区西直门外大柳树路 2号
邮编:100081
电话:010-62256469, 010-51849165
E-Mail: , lhw3489@rails.com.cn
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1. 轻型落锤仪使用说明 1
2. 用途 2
3. 技术参数 2
4. 标定 3
5. 测试操作 (测试模式) 3
6. 微型打印机模式 (选件) 6
7. 数据储存及传输模式 (选件) 10
8. 测试分析 13
9. 维护 13 10. 时间调整 15 轻型落锤仪 ZFG02图形 17 电子变形数据仪 ZSG02图形 18 微 型 打 印 机 输 出 示 例 19 重 锤 操 作 建 议 20 试 验 记 录 示 例 21
1. 轻型落锤仪使用说明
轻型落锤仪由能够产生一定荷载脉冲的加载装置、承载板和带有集成数据 存储器和 RS232接口的电子变形数据仪 ZSG02组成。
加载装置由一个 10kg (ZFG06为 15kg )落锤构成,它能自由下落到一个钢 弹簧,并产生一个峰值为 7.07kN 和 18ms 宽度的荷载脉冲。为了保证操作安全, 落锤配有运输锁定栓和带有稳定装置的导杆。为维持每次测试的恒定下落高度, 在导杆的顶部装有一个能够固定和释放落锤的机构。
在直径 300mm 承载板下平均的压力幅值是 0.1MN/m2。在承载板上固定有 两个手柄和一个带有荷载定心球的缸体,缸体内部装有一个加速度计用于测试 中心的变形。
电子变形数据仪 ZSG02是一个小型手持数字记录仪,能够自动触发和连续 存储,可以由可充电电池和交直流适配器以及汽车电力来供电。
仪器共有 4种操作模式:
1. 测试模式,用于野外日常试验,完成三次荷载脉冲(测试序列) ,计算平 均值,连续显示动态变形模量并存储。在日常的试验过程中,由三次荷载脉冲 产生的承载板变形被连续测量并被存储。另外,三次变形峰值以 mm 显示,当 再次按下开始按钮后, 显示三次变形的均值和动态变形模量 E vd (单位 MN/m2) 。 2. 打印机模式, 是能够附加输出打印测试数据的理想测试模式。 操作与日常 试验操作相类似。按开始按钮以后三条变形随时间的曲线、单次测试数据、平 均值和动态变形模量以及连续测试序号等资料被直接连接在串口的微型打印机 打印。
3. 数据存储和传输模式,用于传送在 ZSG02储存的数据到个人电脑。通过 串口,在 ZSG02中储存的数据可以被传送到 PC 机用于统计计算。
4. 标定模式,用于标定轻型落锤仪,任何单次测试均不用于平均值计算,而 是用于检查仪器的功能。标定仪器时,变形速度峰值的测试仅针对一次脉冲, 既不计算一定重复测试的均值也不计算变形模量 E vd 。如果正在使用标定模式,
在按开始按钮后下次测试将立即执行。这个模式可以在规定试验场合提供标定 系数的调整。应用标定模式,显示器显示储存在 ZSG02中数据的修正系数,而 该校正系数直接依赖于地球的重力加速度。其后提供简单的功能检查用于现场 状况。在标定模式,所有的设备都将打开,因此,应使用现场汽车电力或实验 室交直流适配器供电。
在电子变形数据仪中集成有一个石英时钟以及一个自动镍镉电池充电器。 仪器自带一个 AC-DC 适配器和汽车电力供电接头 (用来插入汽车香烟点火 器) 。 可充电电池可以用 AC-DC 适配器通过 220V 电力电源或在汽车熄火的情况 下由汽车 12V 电瓶充电。
当打开电子变形数据仪 ZSG02后,试验仪器能够使用任何工作模式而不管 电源连接器使用与否。为阻止充电电池无意义的放电,在设备内装有一个自动 开关。在使用电池进行测试时,最后按开始按钮 4分钟后电源自动关闭。发生 电源自动关闭后,下次试验需要按开关按钮。微型打印机开关在完成打印输出 后一分钟关闭。另外,自动关机也发生在充电电池达到放电极限的时候。 2. 用途
轻型落锤仪 ZFG02 用于道路施工中检查基床、基底土以及砾石基层,是一 种快速的估价动态变形模量 E vd (单位 MN/m2)的方法。动态变形模量是反映散 骨料或再生料、回填料、石灰土组成的基床、基底土、砾石基层及地基承载能 力的一个指标。
该仪器尤其适用于最大直径小于 63mm 的粗粒料和混合级配料的试验。它 能代替静态荷载板试验并有如下优点:
—不需要作为静态试验平衡反力的荷载卡车;
—可以在狭窄的场地条件下进行试验,可在沟槽回填、心墙孔洞及其他难
以到达的地点进行试验。
—占用空间较小、重量轻;
—每个测点仅需 3分钟时间。
3. 技术参数
机械加载装置的技术参数:
落锤质量(包括手柄)??????????????? 10kg (ZFG06为 15kg ) 导杆质量(包括由钢弹簧制成的弹簧组件、落锤锁定杆、释放机构和稳定 器)??????????????????????????????? 5kg 最大荷载脉冲幅值??????????????????????? 7.07kN 脉冲宽度???????????????????????????? 18ms 承载板技术参数:
承 载 板 直 径??????????????????????????? 300mm 承载板厚度??????????????????????????? 20mm 承 载 板 质 量 (包 括 两 个 手 柄 、 带 有 定 心 荷 载 球 的 缸 体 及 安 装 的 加 速 度 计)??????????????????????????????? 15 k g 电子变形数据仪 ZSG02技术参数:
外 形 尺 寸???????????????????????? 180×80×45mm ZSG02质量??????????????????????????? 500g 变形测试范围???????????????????? 0.1~30mm ±0. 01m m
动态完成模量范围???????????????? ???? E VD ≤ 225MN/m2加速度计范围????????????????????????? 0~ 100g 频率范围?????????????????????????? 0~500Hz 温度范围??????????????????????????? 0~ 50℃ 电源 4节 1.2V,700mAh 镍镉电池,或 12VAC-DC 交直流适配器, 或 12V 汽车电力供电
自动电源开关 ZSG02在 4分钟后自动关机,微型打印机 1分钟后关机, 在充电电池达到放电极限时关闭电源
石英稳频时钟 精度每天小于±1.5s 。
4. 标定
轻型落锤仪 ZFG02在交货前经过了标定。标定后,机械加载装置、集成加 速度计的承载板和电子变形数据仪是一个整体。如果分开组件独立使用将不保 证其精度。
落锤的下落高度标定值和标定日期记录在落锤上。应定期检查落锤的下落 高度。标定日期也记录在 ZSG02背后。
轻型落锤仪每年应在受权的地方标定一次。下面列出两个受权的试验地点。 Gerhard Zorn, Mechanische Werkst?tten
Benzstr.1
D-39576 Stendal Germany
电话:+49(0)3931-212579 传真:+49(0)3931-713004
Landesmaterialpr üfamt Sachsen-Anhalt
Dezernat straβenbaupr üfung
Stresemannstra βe 6c, 39104 Magdeburg, Germany
电话:+49(0)391-56 92 600 传真:+49(0)391-56 92 666
5. 测试操作(测试模式)
测试时承载板将被仔细地放置在指定的试验位置。通过转动和滑动使承载 板与基底之间完全接触。为了确保平整的试验表面,垫铺干砂是必要的。在承 载板下砂不能超出填补的空洞。
将承载板上缸体中安装的加速度计通过配带的电缆连接到电子变形数据仪 ZSG02。保持插头和插座清洁是很有必要的,也不要折叠和挤压电缆。 ZSG02也 应避免潮湿。
ZSG02开关顶端的模式开关应拨到“测试”位置。然后将加载装置对准放置 在承载板的中心球上,拉和转动锁定杆 90°使其释放。
为避免造成损害,请确保锁定杆不处于锁定位置。
试验区域应通过荷载脉冲预加载三次。做这项工作的时候提升落锤到标定 的下落高度并锁定在导杆顶端的固定和释放机构上 (见操作手册图 17) 。在斜坡 上,为保证承载板在所有落锤过程中不发生侧向移动,操作者应将脚踏在承载 板上。
警 告
为避免事故,落锤处于导杆顶部时,导杆的移动必须小心以防止落锤的意 外释放。在检查下落高度时要特别注意。
调整导杆垂直后释放重锤。反弹以后,回送环形手柄到导杆的顶端,由固 定和释放机构锁定到顶部位置。经过三次预荷载脉冲,打开电子变形数据仪的
开关。显示如下:
在这个例子中屏幕显示为:星期:星期二
日期:1996年 2月 3日
时间:下午 2点 17分 56秒
(电池电量:90%)
电池电量显示(本例为 90%)仅仅作为估计,不是理想的真正意义上的充电 容量,其值也受温度的影响。如果显示低于 10%,电池需要充电。测试环境温度 较低时,充电指数可适当提高。当被测数量较大时,推荐采用充满电的备用电 池。
在第一次正式荷载脉冲之前,确信落锤固定在导杆的顶端,然后按电子变
形数据仪上的“ start(开始 ) ”按钮。屏幕显示:
(测试模式 第一次锤击)
然后按如下程序执行:
—调整导杆垂直;
—紧压导杆到承载板;
—释放落锤;
—利用落锤上的环形手柄在反弹后将落锤回送到导杆的顶端;
—锁定落锤到导杆的顶端。
在回送落锤到导杆顶端的过程中 , 落锤可能意外再次落下 , 但不影响测试结
果,因为仅存储和显示第一次的变形峰值。第二次荷载脉冲的施加仿照上述进
行。
第一次测试的变形峰值显示如下:
然后仿照前面的说明执行第二次荷载脉冲。第二次测试的变形峰值显示如 下:
在第三次施加荷载脉冲后,落锤应置于导杆的底端。显示其显示所有三次
的变形峰值,他们能够被填入试验记录。
任何单次变形测试峰值对平均值而言出现较大偏差时将导致测量误差。在 这种情况下,应重新测试。
再次按“开始”按钮,将显示三次变形峰值的平均值和动态变形模量:
日期、时间、三次变形峰值和三次变形的速度峰值将被有选择地储存在电 子变形数字设备 ZSG02(见第十页) 。
编号也被显示在显示器的右上角。这是一个测试序列的编号,作为测试序 列和电子变形数字设备储存序列对应的查询编号。对于每次测试,该查询编号
是自动生成的(见 15页) 。
在试验记录上记录该试验值后,关闭电子设备,拆除连接到荷载板的电子 变形数字设备的电缆,用锁定杆确保落锤安全移动。
轻型落锤仪即可安全移动到新的测点。
在执行落锤冲击后出现下列信息,表明出现了测试错误。错误可能由一些
因素引起,例如,导杆顶部锁定落锤或加载设备倾斜等等。
如果重复落锤脉冲冲击后连续出现错误信息,可能由下列原因引起: —土太软(v>4000mm/s或 s>65mm) ;
—加速度计故障;
—荷载板插座插销连接错误;
—到荷载板的电缆折断。
出现上述任何一种情况,使用轻型落锤仪作进一步测试是不可能的。
6. 微型打印机模式(选项)
当在 RS232接口连接微型打印机到电子变形数字设备 ZSG02时,电子变形 数字设备将自动进入迷尼打印机模式。因此没有任何附加的开关。 连接电子变形数字设备到打印机可以在普通纸上打印测试结果。 ● 附件:
-带有附加低压供电给打印机的专用 RS232连接电缆。
— 57.5mm 纸微型打印机。
● 连接打印机到地自变形数据设备
利用打印机配带的短 RS232
连接电缆连接电子变形数据仪到打印机。打印
机的电源有串行电缆的低压供给。请确信所有的电连接正确。
执行测试并打印
如果打印机连接正确,电子变形设备将显示:
在第一秒间隔将闪现电压显示。交替显示电子变形数据仪电池电量(%) 和指示可能的打印输出份数。打印输出份数用于估计驱动打印机时的电池电 量。在电池充满的情况下(显示“ 50” )可以输出 50份打印结果。 注:
请注意镍镉电池首先应完全充放电才能保证达到其全部容量。只有这样才 可能达到 50份打印输出。
象第五部分叙述的测试模式那样执行测试操作。当平均变形峰值和动态变 形模量显示以后,再次按“开始”按钮,测试结果在打印机打印输出。每当需 要,简单地通过再次按“开始”按钮即可打印测试结果。打印机不应置于人工 状态。在电子变形数据仪再次开与关之后即可以完成新的测试序列。
电池电量一旦低于 10%,进一步的打印输出是不可能的。但电子变形数据仪 可以在不带打印机的情况下继续使用。
DP1012打印机(普通纸打印机)
以下部分仅适用于 DP1012打印机(普通纸) 。 (请核对打印机底部的型号) 。
机,打印机也可在一分钟后自动关闭。当打印机打开后发光二极管亮起。 打印输出时,电子变形数据仪自行打开打印机。在这种情况下打印机不能
●换打印纸:
一定不要从打印机构外面拉回。
,直到出打印纸。退绕新纸轴芯几厘米。纸的末端必须是 齐的并保持正交。放打印纸的轴芯在打印机中的打印纸夹中,打印纸从卷纸的 下方出纸。
。当有足够的长度时,穿 过打印机盖上的缝隙,盖上打印机盖。
●换色带:
关闭打印机,打开打印机盖。按下色带盒上标有“ PUSH ”标志的点,拆除 色带盒。从包装中拿出色带盒,并确认色带暴露的部分是绷紧的。如果需要, 人工直接转动収带钮。
使新色带盒就位,确认打印纸在暴露的色带部分和塑料盒之间。人工转动 収带纽张紧色带。
●
进纸:
纸,长时按下时连续进纸。
●供电:
打印机由镍镉充电电池驱动工作。为了电池充电,打印机要连接在电子变 形数据仪上,而该仪器则连接在 AC-DC 交直流适配器或汽车电力上。
●打印机自检:
如果打印机产生错误, 执行打印机自检是可能的。
开始自检时, 同时按
另外的一些问题,打印机只能由认证的服务人员打开。打印机首先应被关 闭,并拆连接头。
如果打印机损坏和错误时不要使用打印机。
AP863打印机(热敏纸)
以下部分仅适用于 AP863打印机(热敏纸) 。 (请核对打印机底部的型号) 。 该打印机有一个按钮和一个表示打印机状态的显示灯(LED ) 。单次按下与 释放按钮:
—在休眠模式,唤醒打印机到待机模式;
—在待机和联机模式,进纸(一步 1/16mm) ;
—“双击”该按钮(象使用 PC 机鼠标似的快速按下释放两次) ,在待机模 式,打印演示或自检信息,包括固件版本、编码标准数据和全部特征设置。 在非充电模式,打印机在待机 39秒后关闭以节约电池消耗。
换纸:
打印纸必须为 57.5±0.5mm 宽,最大直径 60mm ,且外侧涂有热敏层。可使 用生产商提供的相应纸卷。
在外边几层损坏或粘有胶水的情况下,去掉外边几层。将轴芯放在打印纸 室的夹持器上:右边的夹持器是一弹性支承。 应从轴芯的底部出纸。 对于 AP863, 载纸时不需要抬起释放横杆。打开开关,按动进纸按钮一次。裁齐纸的端头并 为直角,插入机构后方橡皮辊与金属条之间,轻按以便机构压紧纸张并让它通 过。有一个光学传感器,将探测纸张,并按照预先设定的时间驱动马达。 如果没有压紧和驱进纸, 抽回重试。 当纸 出现在橡皮辊之上时, 按进纸按钮, 使得有足
够的对准良好的进纸长度,穿过出口的缝隙,
关上盖子。检查进纸仍然正确,切着锯齿边沿向自己快速拉动打印纸将多余的 部分撕掉。遇到卡纸或其他装纸故障,抬起释放横杆(见图) ,仔细抽出纸张, 检查有无碎屑留在打印机构中。却掉尾部损害的打印纸,放下释放横杆,重新 装纸。由于一些原因导致自动进纸操作失败后,也可在将打印纸插入打印机构 时按动进纸钮,或者(例如,如果必须在电池电压降低时换纸)抬起释放横杆 手工进纸穿过打印机构。
●取纸或清理夹纸
当需要一个新纸卷而打印机中仍留有旧纸或发生夹纸时,你不得不特别小心 地向相反的方向从打印机中拉出打印纸。
注意:在拆纸前抬起释放横杆(在打印机构右侧的亮绿色杆) 。在没有抬起 横杆时不要向任何方向拉动打印纸,否则将造成永久性损害。如有必要从打印 机构中拆除打印纸,例如在打印纸未完全到末尾的时候,或者卡纸的时候,按 如下程序:
—撕掉打印纸出口外任何多余的纸;
—打开打印机盖,抬起亮绿色释放横杆;
—仔细从打印机构中抽回打印纸;
—照前面的描述装新打印纸。
●拆除和更换电源块
从打印机拆除电源块:
掀开背棱(有三个模铸杆) ,需要克服锁定门扣。这对于新打印机和电池块 而言可能非常紧。向打印机后侧滑动电池块,抬起取出。
替换电池块:
电池只有一种安装方式。首先,插入带有金属接插件的一边,然后向下倾
斜背棱(坡面)以便电池滑动进入打印机的槽中。按压电池到打印机直到清晰 地感觉到电池锁定。更换电池后,打印机为休眠模式。
注意:更换电池时要小心不伤害打印机暴露的金属接插件。不接触这些接 插件及电池上的接插件,因为会损坏正常操作。
警告! 电池处理提示:
电池上的接插件是凹进去的,并且在内部装有安全保险,但用户也必须注 意小心避免接触段路电极,防止接触任何金属物品。例如,电池永远不要装在 它能够与硬币、钥匙或其他金属物品碰撞摩擦的包中携带。电池段路将引起很 大的电流,导致电池或与它接触的金属物品过热。这容易引起燃烧或火灾。 警告! 不要企图打开电池
标准的电池块包含五个镍镉电池。镉是潜在的有毒重金属,暴露电池会引 起渗漏或电流短路。
提示:拆装电池时强烈推荐断开外部充电器。
请注意当地的处理、运输和废弃镍镉电池标准。在一些国家规定禁止废弃 镍镉电池。完整的电池,用户有义务花费返回给销售商以便再生利用。详细信 息请向生产厂家咨询。不要燃烧电池。
电池容量
充足电的电池块一般足够打印两整卷纸的普通文本。然而,能够达到的总 数极大地依赖于打印的密度、休眠时间和其他诸如环境温度和电池使用周期等 因素。保持打印机处于等待状态,充足电的电池可以持续 10小时。建立休眠模 式,完全关闭打印机,降低能耗到极低的比率。电池快要变得枯竭时,打印机 会自动保护它自己在电池瞬时电压低于某个设定的门槛时控制电路进入休眠模 式。
●电池块充电
当安装在 AP863上时可以给电池充电。打印机必须连接到电子变形数据仪, 并处入墙上的插座。在标准的充电电流下,完全放电的电池完全充足需要 15小 时。
对于某个不能保持希望的电荷的电池,意味着可能已经损耗,需要更换新 的电池。请向工厂咨询更多的细节和推荐的电池处理方式。在电池充电时,打 印机可能变得非常热。这可能弄皱打印机构中的打印纸。用户在开始打印前可 通过按进纸按钮移出一些打印纸。
●LED 指示
在 AP863前面板的 LED 指示灯有许多中颜色的组合,重复 4相图式,提供 打印机的状态信息(见下表) 。通常,如果 LED 闪亮然后熄灭,表示 AP863工作 在电池状态;一直点亮表示电池充电。绿色确认一切正常;橙色说明纸少或打 印机处于假脱机状态;红色警告电池电压低。无灯指示装置处于休眠状态、电 池不足或没有安装电池。虽然这个表看起来复杂,但实际应用确有多种组合。
●缺纸和少纸传感器
在 AP863打印机的打印机构中的纸张反射光学传感器探测纸的存在,象前 面所述的那样可用于自动加载。它也用于辨别纸张用光的情况(区别于少纸) 。 一个机械或光学的纸张传感器在纸卷的左侧工作,当打印纸剩余几米时开关动 作。为避免出现假的“少纸”报告,请确保打印纸卷正确地安装在卡座上,纸 右侧的支架返回到垂直位置。在右侧支架后面装有泡沫垫以维持适当的压力。 纸传感器通过改变颜色报告这些状态。
7. 数据储存与传输模式(选项)
电子变形数据仪能够储存超过 1000组测试序列的数据。测量可以被执行在 测试模式(见第五部分)或打印机模式(见第六部分) 。按开始按钮每次测试的 数据就马上自动储存。
继续使用测试序列的查找号,显示与右上角上数字相关的数据(见第五部
分) 。
当系统在标定模式时没有数据储存。电子变形数据仪储存的数据只能利用 PC 机和提供的软件才能探测到。电子变形数据仪存储溢出,将显示如下信息:
(数据记录满 , 按复位键 )
按“开始”键两次删除数据。如果不希望删除,关闭电子变形数据仪将数 据上载到 PC 机。
当电子变形数据仪探测到数据存储错误时在打开开关后也显示类似信息。
在这种情况下按“开始”按钮两次删除数据。关闭电子变形数据仪开关可以阻
止删除数据。然而,数据中会产生错误。
在标定模式,显示储存的测试序列号(例如 No.=17) :
●提供的附件:
—传输数据到 PC 机的专用 RS232连接电缆;
— 3.5吋盘,含 Windows 3.1 应用软件,用于传输和管理电子变形数据仪上 的每组测试数据并生成测试记录。
●使用软件的系统要求:
一台 PC 机, Windows3.1和空闲的串行口(COM1? COM4) 。也需要一个鼠标 和一台打印机以便获得完整的测试记录。 Windows3.1操作系统不随软件提供。 ●容量:
—电子变形数据仪最大的存储能力 (测试位置描述为试验点的试验文件 (*.ZFG) 也 限 制 这 个 大 小 。 大 量 的 测 试 序 列 将 导 致 更 长 的 下 载 和 储 存 时 间。 ) :................................................................................................1194组测试数据; — 1194组数据需要的传输时间 (依赖于计算机) :..................1分 45秒~3分钟; —试验记录的最大页数:...................................................................................128页; —一个试验记录文件(*.ZFG)中能记录的最大记录数(大量的测试序列将导致 更 长 的 下 载 时 间 , 而 且 也 可 使 用 充 足 的 存 储 空 间 或 充 足 的 替 代 文 件) :.................................................................................................16000组测试记录。 ●程序安装:
软件的安装使用 Windows 应用程序 INSTALL.EXE ,该文件在安装盘上。
从文件菜单选择程序命令“执行” 。然后在对话框键入 A :INSTALL (如果 在你在 B 驱安装键入 B:INSTALL) 。
安装程序将显示如下:
单击“执行安装”将安装软件到路径例如 c:\windows\ZFG\下。在程序管理 器也创建工作组和图标。
双击程序管理器中的图标开始启动程序。 初次安装软件, 将询问你连接电子 变形数据仪的串口位置。利用菜单“文件‘设置”可以随时改变串口位置。 ●创建测试记录
在“文件”菜单选择“新建” 。然后选择模板“ NORMAL.VFG ”或你自己 创建的模板并点击“ OK ” 。计算机将询问测试记录文件的名称。文件名由程序 自动生成。它由 4个字母和 4个数字组成,只有前 4个字母能够改变。这时可 以接收电子变形数据仪的数据了。
●连接 PC 机到电子变形数据仪并传输和储存数据:
道路工程中收集的数据可以通过电子变形设备的串口进行传输。仅可使用 提供的电缆连接电子变形设备的串口到 PC 机。 打开电子变形设备将自动传输和 存储数据。
如果打开电子变形数据仪开关后数据没有自动传输,按“开始”按钮。 一个对话框将出现在 PC 机的屏幕上。对数据可供选择进行:
—仅作传输;
—传输并写成试验记录;
—删除。
传输也会询问接收数据的文件名。如果测试序列已经呈现在当前打开的试 验记录上,数据将写到该记录。否则,数据将添加到当前打开的试验文件写成 新的试验记录。
● 编辑试验记录:
利用 TAB 键 (或者 SHIFT +TAB 键) , 可以从试验记录的一个输入口到另一 个移动光标。这些输入口很少需要改变(如标题等) 。可以用鼠标激活。 ● 在其他程序中使用数据:
数据可以完整地通过剪切板传输到其他程序,例如 MS Excel表格程序。这 可以通过选择“编辑”菜单中的命令“复制”来完成。对于 Tabulator 则要分列 来进行。
● 统计分析:
统计分析基于官方的德国土工和岩石道路建造技术规范中“统计随机样本 试验” 。
对于评估试验结果,高斯正态分布是有效的:
1) (12
--=∑=n x x s n i i 式中:x 为检验点的算术平均值; s 为标
准偏差。
质量值: s
T x Q M -=
式中:T M 为最小分位点。 在新的德国土工技术规范 ZTVE-StB94中均要求为最小分位点的 10%。如 果小于 3个测试结果,最小分位点是每次试验最小值的绝对值。
如果质量值 Q 高于接受值 k ,该批试验是可以接受的:
Q ≥ k
在德国规范 ZTVE-StB94接受值 k 是固定的 0.88。
文件系统
轻型落锤试验仪试验序列有三次预加落锤冲击和三次试验荷载冲击。 三次变 形峰值的平均值和动态变形模量用三次试验荷载冲击的数据计算。
试验序列由位置描述为试验点。每个试验点储存有如下信息:
—三次荷载冲击的速度峰值和变形值
—平均值、 E vd 和加速时间 a/v
—储存数据的时间和日期
—一个连续的编号(电子变形数据仪中储存区别数据的查询号)
在试验点表格中的试验点数据储存在试验点文件 (例如 pkt_0001.ZSG)中。每 次传输数据就生成一个新的文件。
试验记录储存在试验记录文件(例如 prot0001.ZFG )中。来自于大量试验 点文件的数据被写成一个试验文件。
另外,可以创建试验记录的模板(例如 Normal.VFG ) 。一些基本信息,例 如试验机构名称、文本打印格式等等被记录在这里。 重要说明
放置所有的文件在同一个路径下是最基本的要求,因为试验文件(*.ZFG) 和试验点文件(*.ZSG)仅通过文件名连接,没有任何附加的路径信息。因为这 个原因,不应随意删除文件和改变名称。
关于这个程序更多的操作信息可参见程序的在线帮助功能。
8. 测试分析的说明
内部计算动态变形模量 E vd 的公式如下:s E vd /5. 22=
06, /75. 33ZFG s E vd =
同静态变形模量 E v2的关系有静态承载力试验得到。 动态变形模量依赖于土 的种类和组份。
试验显示 E v2/Evd 的比率为 1.0到 4。对于压实良好的土 E v2/Evd 约为 2.3。动 态变形模量 E vd 与静态变形模量 E v2存在一个平均的关系:vd
v E E -?=300300ln
6002 这个关系不用于确定限制值。
9. 维护
● 加载系统的维护:
用干布清理加载设备的脏污。不要涂油脂于导杆,导杆用不锈钢制造。运 输时要仔细收藏,并定期检查落高。
● 电池充电:
电子变形数据仪和微型打印机中的镍镉电池可以使用交直流适配器或直接 从熄火后的汽车电力充电 .. 内部充电器正常的功能要求交直流适配器转换到 12V 。同时要确认极性连接正确。错误的连接虽然不会损坏电子变形数据仪,但 在此种情况下镍镉电池不会被充电。 警告
在用交直流适配器给电池充电以前, 请确认主电压不超过 220V 并且交直流 适配器电压不超过 12V 。在不用交直流适配器而直接用汽车供电时,请确认电 压不超过 12V 。汽车发动后不容许给仪器充电。供电电压为 24V (见于一些运 输工具,如卡车、铲车等)则不容许直接使用。
仪器应在室温(18~25℃)充电。
连接电子变形数据仪低压插座到电源适配器或所提供的从汽车电力供电的
电缆,将开始充电,并显示如下(例如) :
作为一条规则,电池要求充电 14小时并要在室温下进行。否则我们不保证 打印机在低温下正常工作。显示的电池充电水平(本例为 10%)是根据电池的 电压而不是确切的实际电池充电水平。充电过程中电池充电水平将很快达到 100%(实际充电水平可能(例如)为 80%) 。或者更低的水平,例如 70%。这 依赖于所使用的镍镉电池的种类。这区别于 100%的电池实际充电水平。因此当 显示 100%后电池还应继续充电。电池应充电 14小时以确保充电到 100%。 当电池充足后,电池充电自动切换,以防止所连接的充电电源超过 14小时 的供电损害电池。
微型打印机中的可充电电池可以通过电子变形数据仪中的电池充电器来充 电。因此,当执行测试以及保持微型打印机与电子变形数据仪连接时,可以对 电子变形数据仪以及微型打印机中的充电电池充电。
电池充电 14小时以后,两条信息将以 1秒的间隔交替闪现在显示器上。显 示器显示在开关开的状态。
或者
数字“ 50”表示约可以输出 50份打印结果。这个数字仅是一个大约的数字。在 理想的状态可能还更高。在寒冷的气候条件下,电池的充电电荷较低,导致较 低的打印输出。
每打印一份,所显示的数字就减 1。另外,如果镍镉电池长时间不使用,数 字将自动减少。例如,充电一个月以后,电池电荷水平将仅有 80%(20℃时) 或 50%(0℃时) 。如果设备没有使用很长时间了,电池电量在使用以前会减少。 对于新设备,电子变形数据仪和微型打印机的电池电荷水平仅可在完全充 放电周期后获得正确显示。
电子变形数据仪的功能检查:
甚至在道路工程中电子变形数据仪的功能都能被简单地检查。将电子变形 数据仪的开关置于标定模式 (向左按模式操作开关) 。 插入电缆连接 ZSG02到荷 载板的插座并打开电子变形数据仪的开关。
屏幕显示:
第一个数据(No.=17)表示已经储存的测试序列。
第一行的第二个数据(a=49.7)是一个控制因子,其直接基于地球的重力加 速度(g=9.81m/s2) 。该控制因子可以为 30.0~70.0,依赖于加速度计的特性。检 查电子变形数据仪的功能时, 反转荷载板 180°,也就是将其反转朝下。该控制 因子的数值,本例中将从 49.7改变为 51.7±0.1。这相当于两倍的重力加速度, 2g 。如果不再维持该值,电子变形数据仪不能再被使用,必须返回给生产商进 行维修。
下面的数据(k=0.957)也用于检查仪器的功能。它代表标定仪器时获得的 标定因子,依赖于所使用的加速度计和电子电路的放大倍数。如果该值的变化 超过±0.02,仪器必须重新标定。
做一个简单的测试,按“开始”按钮:
从预定高度落下重锤。将显示如下值,例如:
第一个数据呈现荷载板变形的最大速度。该最大值和变形峰值一起可以用 于确定土的粘性。
第二行是测试的变形峰值。相对于测试模式,变形峰值显示三位小数(微 米) 。这尤其适用于特别小的变形。
10. 调整时间
打开电子变形数据仪。在按下“开始”按钮的时,滑动仪器顶端的操作模 式开关。将出现如下显示,例如:
范文五：静态变形模量与动态变形模量相关性分析
?线路/路基?
静态变形模量与动态变形模量相关性分析
孔艳艳
(中铁十九局集团第二工程有限公司武广项目部, 广东韶关 512000)
摘 要:传统的路基压实指标K 30由于在测试中不能消除土体的塑性变形、测试结果离散性大, 可重复性差, 不能反映动荷载对路基的影响。介绍E v2、E vd 检测技术, 利用武广铁路客运专线Ⅴ标段路基检测实测数据进行回归分析, 推导两者之间相关关系, 结果表明:E v2与E vd 两者之间成线性相关。通过建立两者间的线性方程, 辅助应用于客运专线铁路路基中, 可提高路基检测和施工效率。
关键词:武广铁路客运专线; 静态变形模量E v2; 动态变形模量E vd ; 相关分析; 相关性
中图分类号:U238; U21311 文献标识码:A 文章编号:100422954(2010) 0120038204
导出了E vd 、E v2相关公式, 应用于路基施工质量控制中
起到了很好的作用。
笔者结合在武广铁路客运专线的路基施工中的静态变形模量E v2、动态变形模量E vd 检测技术和数据整理, 寻求静态变形模量E v2和动态变形模量E vd 的相关性, 利用两者的相关性原理对路基填筑施工质量进行更为有效的控制。
2 静态变形模量E v2检测技术
变形模量E v2试验是通过圆形承载板和加载装置对地面进行第一次加载和卸载后, 再进行第二次加载, , E v2及E v2/E v1值的试验方:E vd 动态平板荷载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。试验场地及环境条件要求如下。
(1) 对于水分蒸发快的中粗砂, 表面结硬壳、软化或因其他原因表层扰动的土, 变形模量E v2试验应置于其影响以下进行, 下挖深度应不大于承载板直径。
(2) 对于粗、细粒均质土, 宜在压实后2～4h 内开始检测。
(3) 测试面应水平无坑洞。对于粗粒土或混合料填层造成的表面凹凸不平, 承载板下应铺一层厚2～3mm 的干燥中砂或石膏腻子。
(4) 试验时测试点应远离振源。
(5) 雨天或风力大于6级的天气不得进行试验。211 静态变形模量E v1、E v2
检测工作原理
静态变形模量E v1、E v2试验属于平板载荷试验, 在圆形载荷板上分级施加静荷载, 测试荷载强度与沉降变形的关系, 测试仪通过第一次加载及卸载和第二次加载画出两次加载的应力沉降量曲线(图1) , 在σ1max 和017σ1max 之间的割线的斜率确定的。013
1 概述
一, 关键环节, 科学、质量的重要措施, 对路基工后沉降的要求十分严格铺设无砟轨道的要求是急需解决的技术问题。现行《铁路路基设计规范》和《铁路路基施工规范》中, 对路基压实质量的强度指标检测主要采用的是地基系数K 30值, K 30是采用荷载板测定下沉量为1125mm 的地基系数。由于是一次加载, 不能消除土体的塑性变形, 测试结果离散性大, 可重复性差, 而且K 30不能反应路基的动荷载的影响; 静态变形模量E v2、动态变形模量
E vd 检测技术是近年来迅速发展起来的一种无损伤、高
精度的物理探测技术。静态变形模量E v2的荷载沉降曲线是在逐级加载后, 逐级卸载, 再二次加载得出, 可认为其沉降(变形) 消除了填料的塑性变形, 测试结果离散性小, 更能反映路基的真实强度, 比地基系数K 30更科学、更合理。而路基实际承受的荷载不仅有静荷载, 还有列车运行时对路基产生的动荷载。特别是高速铁路、客运专线动荷载产生的冲击力对路基的影响更为明显, 也就是说, 路基的稳定性和变形问题主要是由于动荷载引起的, 所以, 采用动态变形模量E vd 和静态变形模量E v2作为路基的填筑质量检测标准将更科学合理、更符合实际情况。在路基试验段的施工中推
收稿日期:2009212210
作者简介:孔艳艳(1979—) , 女, 工程师。
图1 应力沉降曲线
38
铁道标准设计 RA I LWA Y STANDARD D ES IGN 2010(1)
孔艳艳—静态变形模量与动态变形模量相关性分析
?线路/路基?
E vi =115a 1+a 2σ1max
0三级进行。在完全卸载后进行另外一次载荷周期。
式中 E vi ———变形模量,MPa;
r ———荷载板半径, mm;
σ1max ———第一次加载最大应力,MPa;
a 1———一次项系数, mm /MPa;a 2———二次项系数, mm /MPa。
2
第一次加载和第二次加载所得到的应力沉降量曲线, 可用下式表达
σ+a 2?σS =a 0+a 1?
算得到的。用于计算系数的方程为
n
n
i
n
但为了使沉降、应力保持在预加载的范围内, 只加载至
第一个载荷周期的倒数第二级。
(3) 按第一次加载及卸载和第二次加载测得的应力及沉降对应数据, 画出第一次加载及卸载和第二次加载的3条σS 曲线。
(4) 数据处理:通过处理软件, 对两次连续加载的σS 曲线进行回归, 得到相应回归方程的参数(α0、αα然后, 按沉降模量计算公式及获得的参数算1、2) 。出两次加载所产生的变形模量E v1、E v2、E v2/E v1。测试完毕, 仪器会自动计算各试验值, 并直接显示E v1、E v2、E v2/E v1值, 需要时可打印试验结果。
在试验规范中只要求E v2值满足设计, 并未对E v2/E v1值进行限制, 但从理论来讲, E v2/E v1值过大, 说明土体压实松散或填料不理想, 一般情况下E v2/E v1值宜≤216; 当216≤E v2/E v1≤315时, E v1应不小于E v2规范规定值的60%。
32
式中, 常数a 0、a 1、a 2是将测试值按最小二乘法计
a 0?n +a 1
n
σ∑
i =1n
+a 2+a 2
σ∑
i =1n
2i
==
∑S
i =1n
i
i =1n
i
a 0a 0
σ∑
i =1n
i
+a 1
σ∑
i =1n
2i
σ∑
i =1n
3i
σ∑S ?
i
σi +a 1
∑
2
i =1
σi +a 2∑
3
i =1
σi =∑
4
i =1
∑
i =1
σi S i ?
2
212 静态变形模试验仪器
静态变形模量测试仪由载荷反力装置、载荷平板、压力装置、测力装置、沉降测量装置和辅组成。
载荷承台:高试验载荷高出10kN 、固定支座做为载荷承台。最简单的方法是直接用压路机做为载荷承台。
载荷平板:载荷平板主要由在其表面布置有盒式水准仪且带有量测装置的、平底的金属板构成。
压力装置:由压力泵、压力油管、液压压力机等构成。
测力装置:由压力装置的液压压力机上的压力表或压力传感器组成。
沉降量测装置:由一个探测装置和千分表及信息处理软件构成。
213 静态变形模量E v2试验要点
(1) 加载:在确定变形模量E vi 时, 采用一块<30c m="" 的载荷平台进行,="" 加荷直至达到约5mm="">
E vd 的试验方法。它通
过落锤试验和沉陷测定来直接测出反映土体动态特性的指标E vd , 计量单位是MPa 。
适用范围:E vd 动态平板荷载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400～500mm 。
试验场地及环境条件要求:
(1) 测试面宜水平, 其倾斜度不大于5°。
(2) 测试面必须平整无坑洞。对于粗粒土或混合料造成的表面凹凸不平, 可用少量细中砂补平。
(3) 试验时测试点必须远离振源。311 动态变形模量E vd 检测工作原理动态变形模量E vd 测试仪的工作原理是采用一定质量的落锤, 从一定高度下落, 通过阻尼装置和承载板对路基产生瞬间冲击, 使路基产生沉陷, 模拟火车运行时对路基产生的动荷载效应冲击路基, 在冲击能作用下测试路基的垂直变形, 以此计算路基的动态变形模量E vd 指标。路基压实越紧密, 沉陷值越小, 路基动态变形模量E vd 值越高, 反之路基动态变形模量E vd 值越低。312 试验仪器
动态变形模量测试仪主要由加载装置、荷载板和沉陷测定仪组成。
落锤仪包括脱钩装置、落锤、导向杆、阻尼装置和承载板等。落锤质量10kg, 取冲击力为7107kN , 冲击持续时间(18±2) m s, 导向杆必须垂直、光洁, 荷载板
39
在载荷平板下达到015MPa 的法向应力。至少以6个载荷等级, 按大致相同的载荷间隔来施加载荷。如果在试验过程中发现起先所选择的间隔太大或太小, 则必须选择相应变化的载荷间隔。从一个载荷等级向另外一个载荷等级的变换必须在60s 内结束。加载或卸载时, 每级荷载的保持时间为2m in, 在该过程中荷载应保持恒定。试验中若施加了比预定荷载大的载荷时, 应保持该荷载, 并在记录表中加以注明。
(2) 卸载及卸载周期:按最大载荷的50%、25%和
铁道标准设计 RA I LWA Y STANDARD D ES IGN 2010(1)
?线路/路基孔艳艳—静态变形模量与动态变形模量相关性分析
主要由圆形钢板和传感器等部件组成, 圆形钢板直径300mm 、厚度20mm , 传感器必须牢固密贴地安装在荷
装调试较烦琐, 分级加载和分级卸载耗的时间长, 出现了施工等待检测结果的现象。为解决两者之间检测时
间上的矛盾问题, 在武广铁路客运专线路基检测过程中积累了大量的检测数据, 经线性回归分析, 发现E vd 与E v2之间具有较好的相关性, 并且应用于施工中, 起到了良好的指导作用。现将武广铁路客运专线Ⅴ标段路基检测E v2、E vd 的数据收集、整理和进行的初步分析汇总如下。
411 B 组填料试验结果分析
载中心位置上。
沉陷测定仪主要由信号处理、显示、打印机和电源等部分组成。沉陷仪测试范围为(011～210) mm ±0105mm 。
E vd 测试范围为10～225MPa 。313 试验步骤
测试前测试面应整平, 使荷载板与地面良好接触, 必要时可用少量的细砂来补平, 导杆应保持垂直, 检查仪器标明的落距。测试步骤如下。
(1) 荷载板放置在平整好的测试面上, 安装上导向杆并保持其垂直;
(2) 将落锤提升至挂(脱) 钩装置上挂住, 然后使落锤脱钩并自由落下, 当落锤弹回后将其抓住并挂在挂(脱) 钩装置上, 按此操作进行3次预冲击;
(3) 正式测试时进行3次冲击测试, 作为正式测试记录, 测试时应避免荷载板的移动和跳跃;
(4) 测试时, 应记录每个测点的工程名称、检测部位、试验时间、土的种类、含水率以及相关的参数。314 试验结果计算
E vd ×r 或采用简化公式
E vd =2215/S
采用过筛的天然级配砂砾石(最大粒径60mm ) 作为填料的粗骨料, 掺入23%的粉质黏土场拌后作为B
组填料。施工采用机械化作业, 按照“三阶段、四区段、八流程”的作业程序进行填筑作业, 及时进行现场测量和含水率的控制, 保证每一层碾压效果均匀一致。检测结果及分析情况见表1。
由表1可以得出, E v2值的变异系数总体上小于
E vd 的变异系数, 、相同的施工工艺, E v2
值相对于vd v2与E vd 的值是呈同向变, v2, 假设
, 即E v2=a +bE vd , 用最小二乘
, 求得a =9513997, b =017766, 相关系数γ=01624>γ0105(查相关系数检验表, 样本个数n =19, 显著水平β=0105的临界值γ0105=01433) , 假设
可以成立, E v2和E vd 是成线性关系, 且回归方程E v2=9513997+017766E vd 是有意义的。其关系曲线见
式中 E vd ———动态变形模量,MPa, 计算至011MPa;
r ———圆形刚性荷载板的半径, mm , 即r =
150mm;
σ———荷载板下的最大动应力, 它是通过在刚
性基础上, 由最大冲击力F S =7107kN
且冲击时间t s =18m s 时标定得到的, σ=011MPa;
S ———实测荷载板下沉幅值, mm , 取3次冲击
测得的平均值。
测试完毕, 仪器会自动计算显示检测E vd 值, 并可打印试验结果。
4 E v2和E vd 试验的相关分析
图2
。
图2 B 组填料E v2与E vd 关系曲线
412 过渡段级配碎石试验结果分析
过渡段填料为级配碎石掺加5%的水泥, 采取场拌方法, 混合料直接卸入运输车车斗内, 运至现场, 推土机辅以人工摊铺, 机械碾压。过渡段与相邻路段B 组填料同步施工、检测, 检测结果及分析情况见表2。
水泥稳定级配碎石E v2的变异系数也是总体上小于E vd 的变异系数, 同样用最小二乘法进行线性回归, 求得a =6918806, b =110942, 相关系数γ=01794>γ0105(查相关系数检验表, 样本个数n =28, 显著水平β=0105的临界值γ0105=01361) , 假设可以成立, E v2和
E vd 是成线性关系, 且回归方程E v2=6918806+
动态变形模量E vd 测试仪体积小、质量轻(总质量不超过35kg, 单件质量不超过15kg ) 、安装携带方便, 且不需外加附属设备, 试验操作简单、测试速度快, 检
测一点只需3m in 。在路基的狭窄地段, 如路桥过渡段、边坡附近检测也非常方便适用, 在施工中可以增加检测点的数量, 使试验数据更全面、更有代表性, 并且还可以随时跟踪检测, 真正实现施工过程中的质量监控; 而E v2试验对测试环境和测试时间要求较严格, 安40
110942E vd 是有意义的。关系曲线见图3。
铁道标准设计 RA I LWA Y STANDARD D ES IGN 2010(1)
孔艳艳—静态变形模量与动态变形模量相关性分析
表1 B 组填料(细圆砾土) 压实实测值统计分析
里程部位
样本个数
DK1960+89313～DK1961+166185第3层DK1960+89319～DK1961+166125第7层DK1974+455～DK1974+565第3层DK1974+458～DK1974+565第6层DK1977+904～DK1978+493107第3层DK1969+660～DK1969+765基底DK1969+660～DK1969+765第1层DK1969+660～DK1969+790第2层DK1969+660～DK1969+790第3层DK1982+040～DK1982+160第3层DK1982+03112～DK1982+175165第6层DK1982+03112～DK1982+175165第7层DK1975+850～DK1976+130第3层DK1975+850～DK1976+130第6层DK1975+788～DK1975+796第4层DK1975+788～DK1975+850第6层DK1975+788～DK1976+190第7层DK1976+130～DK1976+190第3层DK1976+190～DK1976+471第3层
1245524556669912124441812
E vd
E v2
?线路/路基?
平均值
601573168514591455121101912115871580119917811567178215501846106911981088167019
标准差
131414171016413615811231671412192510381615191411613215213141620131916
变异系数
01220120011201070112010701190108011601250147012401170112010501030115012301样本个数
12455245566699121244418平均值
137141741618519148161511720012204131711814612122131391814419147121031414817150171573111
标准差
231733122617151823196118261225142613131712102017111871821151611261541123414
变异系数
0117011901140111011601310113011501180111010901140108010801140111011701230122
表2 里程部位
DK1978+489147～DK19781DK1978+489147～DK1978+1第4层DK1978+489147～DK1978+493107第8层
DK1978+489147～DK1978+493107第12层
DK1977+90410～DK1977+91015第1层DK1977+90410～DK1977+91015第4层DK1977+991125～DK1977+998175第1层DK1977+991125～DK1977+998175第4层DK1970+12315～DK1970+12817第7层DK1970+13113～DK1970+13615第7层DK1970+12417～DK1970+12817第11层DK1970+13113～DK1970+13615第11层DK1987+490～DK1987+505第1层DK1987+490～DK1987+505第4层DK1987+390～DK1987+490第2层DK1987+490～DK1987+505第3层DK1987+475～DK1987+490第3层DK1976+471～DK1976+478第2层DK1976+130～DK1976+190第3层DK1976+130～DK1976+190第6层DK1975+788～DK1975+796第1层DK1975+788～DK1975+796第2层DK1975+788～DK1975+796第3层DK1975+796～DK1975+850第3层DK1975+788～DK1975+796第4层DK1975+788～DK1975+796第5层DK1975+788～DK1975+796第6层DK1975+788～DK1975+796第7层
vd
E v2
4444444444444486666644464444
12114901710117941998101271675181111811013107128517104171291611510631482107812101181251480176618591862117015118157119621914118
标准差
1613111015113195171010319218241323106123153317111814113142117913181423113182172174515811418117815
变异系数
0113011201150104010601080105010301220121010701030126011001220104012801090115012901060105010401650107010701030106
样本个数
4444444444444486666644464444
平均值
19615179141971620311151171911015618207111691917513143101481223912207161171613417154192181018719174151621111910155181441822117166141271021616
标准差
12111013111612101613131951611131014813221531029112111141920139191119131623141915141041228132512141122181416
变异系数
0106010601060106011101070104010501060105011601020112011001130115010601050107011301120112010301200111010801180107
铁道标准设计 RA I LWA Y STANDARD D ES IGN 2010(1)
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?线路/路基
?
武广铁路客运专线路基过渡段施工技术
乔安文
(中铁十四局集团第四工程有限公司, 济南 250002)
摘 要:为满足武广铁路客运专线高平顺性、安全性和舒适度的要求, 为达到无砟轨道路基工后沉降、强度、刚度以及列车高速运行及自然条件下长期稳定的技术标准, 为减小或避免由于不同线下基础刚度不同对列车高速运行时平顺性和舒适度的影响, 实现不同形式过渡段刚度与变形的均匀过渡, 在不同构筑物连接处设置了不同形式的过渡段, 以涵路过渡段为例, 对不同形式过渡段施工技术进行总结。
关键词:武广铁路客运专线; 过渡段; 级配碎石; 施工中图分类号:U238; U21311 文献标识码:A 文章编号:100422954(2010) 0120042204
其中路基长度61996k m , 其中土方为195万m , 石方54万m 。
2 客运专线路基过渡段设置的必要性
3
3
为达到高速铁路无砟轨道路基工后沉降、强度、刚度以及列车高速运行及自然条件下长期稳定的技术要求, 同时因交通、灌溉、排水等的需要, 沿线路基地段在设计过程中横向结构物设置密度较大。为了避免刚性构筑物与土工构筑物间的刚度差异以及由不同构筑物间的差异沉降而影响列车高速运行时的平顺性和舒适度, (、、桥隧过渡段等, 确保列车高速运。 过渡段路基填筑技术要求
311 路基与横向结构物(立交框构、箱涵) 过渡段填
1 工程概况
武广铁路客运专线内XXT J Ⅲ标Ⅱ单元地处湖南
省湘潭县、衡阳市衡山县境内, 冲积阶地次之, 地质情况复杂, 。程范围为DK1656+0971长191103k m , ,
收稿日期:2009212217
作者简介:乔安文(1982—) , 男, 助理工程师, 2007年毕业于石家庄铁道学院桥梁工程专业, 工学学士。
筑几何尺寸的确定原则
(1) 当路基面距横向结构顶面的垂直高度≥210m 时, 则按图1设置过渡段。5 结语
E v2是反映路基填料二次静载压缩的特征参数, E vd 是反映路基填料动态压缩的特征参数。对路基变
形严格要求的客运专线铁路来说, 采用E v2和E vd 进行路基填筑压实检测是必须和可靠的。武广铁路客运专线作为我国首条设计时速为350k m 的铁路, 必将为中国大规模高速铁路全面建设积累宝贵经验, E v2和E vd 的相关性分析对其他铁路的建设具有参考价值。由于各线使用的填料不同, 建议在路基检测的试验阶段找出动态变形模量E vd 与静态变形模量E v2之间的规律, 确定其线性方程, 辅助应用于路基施工检测中, 以提高路基检测和施工效率。参考文献:
[1] 铁道第一勘察设计院. 变形模量E v2检测检测规程(试行) [S ].北
图3 水泥稳定级配碎石E v2与E vd 关系曲线
客运专线直接要求将E v2、E vd 作为基床底层、基床
表层和过渡段的压实指标, 而客运专线路基施工过程
中由于工期限制等因素的影响, 势必造成各施工路段必须平行作业, 而E v2、E vd 检测仪器目前在国内价格还是相当昂贵, 各标段不可能同时配备多台变形模量E v2测试仪和动态变形模量E vd 测试仪。同标段的各施工路段都需同一仪器检测时, 可先检测E vd , 根据上述公式推断E v2, E vd 和E v2推测值都合格时再实际检测E v2;
E v2不合格的施工路段继续碾压, 这样节约了检测时
京:中国铁道道出版社, 2005.
[2] T B10102—2004, 铁路工程土工试验规程[S].
[3] 李怒放. 客运专线无砟轨道路基压实标准K 30与E v2的探讨[J ].
间, 提高了检测效率, 加快了施工进度。42
铁道标准设计, 2006(2) :13.
铁道标准设计 RA I LWA Y STANDARD D ES IGN 2010(1)
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