地基系數(shù)K30檢測及方法（杭州儀器）

1、地基系數(shù)K30檢測

路基壓實(shí)質(zhì)量控制的目的是對路基的承載能力和沉降變形進(jìn)行控制，保持線路穩(wěn)定與平順，保證列車能安全、舒適、高速運(yùn)行，而控制和檢測壓實(shí)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)、方法和設(shè)備，則是保證壓實(shí)質(zhì)量的途徑和措施。

平板載荷試驗(yàn)被廣泛地應(yīng)用于鐵路、公路、機(jī)場和其他工業(yè)與民用建筑工程的地基檢測中。作為一種強(qiáng)度及變形指標(biāo)，地基系數(shù)能夠直觀地表征路基剛度和承載能力。

中國自大秦重載鐵路修建開始，引入地基系數(shù)K值作為路基填料壓實(shí)質(zhì)量的檢測控制指標(biāo)，在鐵路路基施工方面得到推廣應(yīng)用。K30平板載荷試驗(yàn)是一種檢測路基壓實(shí)質(zhì)量有效的施工現(xiàn)場試驗(yàn)方法。目前，地基系數(shù)K已成為現(xiàn)行新建鐵路控制基床和路堤填料壓實(shí)質(zhì)量的主要指標(biāo)之一。

本章內(nèi)容主要包括K30的概念與發(fā)展、試驗(yàn)的適用條件和要求、試驗(yàn)儀器和試驗(yàn)方法，試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算和試驗(yàn)儀器校驗(yàn)方法。

1.1概念與發(fā)展

1.1.1 地基系數(shù)K30的概念

地基系數(shù)K“是表示土體表面在平面壓力作用下產(chǎn)生的可壓縮性的大小。它是用直徑為300mm的剛性承載板進(jìn)行靜壓平板載荷試驗(yàn)，取*次加載測得的應(yīng)力——位移(q--s)曲線上s為1.25mm時(shí)所對應(yīng)的荷載Qs，按K30＝Qs／1.25計(jì)算得出，單位是MPa／m。

試驗(yàn)采用的承載板面積不盡相同，通常采用直徑750mm或762mi'il的圓形載荷板。使用的載荷板直徑不同，測得的地基系數(shù)也不同，一般以載荷板直徑加注說明。例如，載荷板直徑分別為30111HI，600mm，750mm的地基系數(shù)分別以K30，K60，K75表示。因此，Ka30是地基系數(shù)的一種。日本為了試驗(yàn)的省力和操作亡的方便，使用300mm直徑荷載板，并取K30作為標(biāo)準(zhǔn)值，使用其他直徑載荷板測定的地基系數(shù)，可按相關(guān)公式換算為標(biāo)準(zhǔn)K30值。

1.1.2  K30平板載荷試驗(yàn)的發(fā)展

從20世紀(jì)30年代開始，美國提出壓實(shí)度指標(biāo)，即壓實(shí)系數(shù)K、相對密度D，或孔隙率n，至今仍然作為世界各國路基設(shè)計(jì)及施工控制的土的壓實(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。雖然壓實(shí)度為參數(shù)的路基壓實(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)具有擊實(shí)試驗(yàn)指導(dǎo)現(xiàn)場施工、現(xiàn)場檢測簡便等優(yōu)點(diǎn)，但是，對于高速鐵路或其他對強(qiáng)度指標(biāo)要求嚴(yán)格的情況，僅靠壓實(shí)度參數(shù)來反映填土的壓實(shí)質(zhì)量是有其局限性的。

為了保證路基填土的強(qiáng)度指標(biāo)，20世紀(jì)70～80年代，許多國家開始用強(qiáng)度及變形指標(biāo)作為路基填土質(zhì)量控制參數(shù)，即所謂的抗力檢測法。其中包括美國的CBR（加州承載比值）標(biāo)準(zhǔn)，德國、法國、奧地利和瑞士等國家的靜態(tài)變形模量EV2標(biāo)準(zhǔn)，日本的地基系數(shù)K30標(biāo)準(zhǔn)等?？梢姡捎脧?qiáng)度及變形參數(shù)作為控制指標(biāo)是路基質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的一大進(jìn)步。

中國鐵路系統(tǒng)自1985年大秦線施工引入Ks。平板載荷試驗(yàn)以來，在鐵路建設(shè)中已經(jīng)逐步推廣應(yīng)用。從K30在中國鐵路系統(tǒng)應(yīng)用的情況來看，無論是儀器設(shè)備、試驗(yàn)方法，還是設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)均已趨于成熟。地基系數(shù)K30已成為新線鐵路控制基床和路堤填料壓實(shí)質(zhì)量的主要指標(biāo)之一，并已正式列入《鐵路路基工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（TB10414—2003）和《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10001—2005）。K30平板載荷試驗(yàn)作為一種強(qiáng)度及變形指標(biāo)，能夠直觀地表征路基剛度和承載能力。中國參照日本《公路的平板載荷試驗(yàn)方法》（JISA1215--1995年修訂版)和德國的《平板載荷試驗(yàn)》（DIN18134--1993年修訂版），并吸收近年來的科研成果和施工經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)針對實(shí)際應(yīng)用中存在的問題，制訂了K30平板載荷試驗(yàn)方法，該方法正式納入《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》（TB10102—2004）。

1.2  K30平板載荷試驗(yàn)的適用條件和要求

對乎板載荷試驗(yàn)測試值大小的影響因素很多。包括填料的性質(zhì)、級配，壓實(shí)系數(shù)、含水率、碾壓工藝、大干密度、佳含水量、試驗(yàn)操作方法及測試面子整度等。為了規(guī)范試驗(yàn)過程，提出了平板載荷試驗(yàn)的適用條件和要求。

1.2.1  測試對象的顆粒級配

K30平板載荷試驗(yàn)適用于粒徑不大于載荷板直徑1／4的各類土和土石混合填料。

由于K30的荷載板直徑只有300mm。因此對所填路基土的顆粒粒徑和級配有一定的限值，否則顆粒粒徑過大，級配不均勻，K30的測試結(jié)果就會(huì)帶來較大的誤差，難以真實(shí)反映路基的壓實(shí)情況。根據(jù)秦沈客運(yùn)專線的經(jīng)驗(yàn)，適用于均勻地基土（如粗、細(xì)粒土）的地基系數(shù)K30檢測，對于拌和較均勻的級配碎石也是符合測試要求的，而對于顆粒不均勻的碎石土，其K30檢測就難以得出準(zhǔn)確可靠的測試結(jié)果。

1.2.2 有效測試深度

K30平板載荷試驗(yàn)的測試有效深度范圍為400~500nlm。

由于K30平板載荷試驗(yàn)結(jié)果所反映的是壓板下大約1.5倍壓板直徑深度范圍內(nèi)地基土性狀，因此要想真實(shí)全面地反映更深土層的情況，尚需結(jié)合其他的檢測手段進(jìn)行綜合評定。

1.2.3 含水量變化的影響

對于水分揮發(fā)快的均粒砂，表面結(jié)硬殼、軟化，或因其他原因表層擾動(dòng)的土，平板載荷試驗(yàn)應(yīng)置于擾動(dòng)帶以下進(jìn)行。

影響K30測試結(jié)果的因素很多，但含水量變化是造成K30測試結(jié)果偶然誤差的主要因素，也就是說K30測試結(jié)果具有時(shí)效性。一般來說，控制在佳含水量附近施工，路基壓實(shí)系數(shù)較高，路基質(zhì)量好，基床表面剛度較大，K30測試結(jié)果較高。但是由于受季節(jié)及天氣氣溫變化的影響，其水分的蒸發(fā)程度不同，含水量差別較大，因而含水量為一變量。實(shí)踐證明，碾壓完畢后，路基含水量高時(shí)，K30測試結(jié)果就?。缓康蜁r(shí)，K30測試結(jié)果就大。由于擊實(shí)土處于不飽和狀態(tài)，含水量對其力學(xué)性質(zhì)的影響很大，這就造成K30測試結(jié)果因含水量變化而離散性大、重復(fù)性差，為此，現(xiàn)場測試應(yīng)消除土體含水量變化的影響。

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