土的工程特性分析-土的壓實(shí)性(地基基礎(chǔ)施工課件)

地基系數(shù)試驗(yàn)

K30試驗(yàn)（K30forcoefficientofsubgradereactiontest）：用直徑為30cm的剛性承壓板，測(cè)定下沉量為1.25mm時(shí)的地基系數(shù)的試驗(yàn)方法。K30試驗(yàn)K30試驗(yàn)原理是在地基土上用直徑30cm的剛性荷載板垂直分級(jí)加荷，測(cè)得下沉量S與荷載強(qiáng)度P的關(guān)系曲線，取1.25mm下沉量S1.25對(duì)應(yīng)的荷載強(qiáng)度P1.25,計(jì)算K30值，即地基系數(shù)：K30試驗(yàn)儀器主要由荷載板、千斤頂、百分表、基準(zhǔn)支架及反力裝置組成。荷載板試驗(yàn)①基床系數(shù)K30

基床系數(shù)K30是日本和我國在鐵路路基檢測(cè)中常用的方法，是采用單循環(huán)荷載試驗(yàn)。用單位面積壓力除以承壓板相應(yīng)的下沉量表示的（MPa/m），計(jì)算時(shí)選用的沉降量為0.125cm。以級(jí)配碎石或級(jí)配砂礫石的基床表層為前提的路堤結(jié)構(gòu)，列車荷載產(chǎn)生的道床壓力，通過基床表層結(jié)構(gòu)大致均勻地分布在路堤上部，作用范圍比以往采用土質(zhì)基床表層要大，從壓力的傳遞程度及路堤堤身承受壓力的情況看，采用直徑為30cm的承壓板試驗(yàn)確定路基填土的承載力密實(shí)度與列車荷載實(shí)際傳遞狀況相接近，比以往的規(guī)定要合理。K30測(cè)試精度影響因素⑴被測(cè)土體表面狀態(tài)是影響K30測(cè)試精度的主要因素之一。為此，對(duì)于水分揮發(fā)快的均粒砂，表面結(jié)硬殼，軟化，或其它原因表層擾動(dòng)的土。必須下挖后試驗(yàn)，下挖深度限定在荷載板直徑D的范圍內(nèi)。對(duì)被測(cè)面的要求及為了保證荷載板與測(cè)試面的良好密貼接觸可采用的處理方法。⑵被測(cè)土體含水率對(duì)測(cè)試結(jié)果也起主要影響作用。根據(jù)室內(nèi)模擬試驗(yàn)，說明K30值與含水率之間存在著類似于壓實(shí)度與含水率之間的關(guān)系。K30最大值時(shí)的含水率要低于壓實(shí)度的最佳含水率，而且隨著含水率的增加K30值將急劇下降。因此，平板荷載試驗(yàn)宜在填料層壓實(shí)后2～4h內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，主要是為了防止填層碾壓完成后，表層含水率的變化，而影響測(cè)試結(jié)果。對(duì)于級(jí)配礫石（碎石）填料，特別是礫石級(jí)配料施工現(xiàn)場為了易于壓實(shí)，而將其含水率調(diào)高，而且在碾壓過程中，由于表層始終是松散狀態(tài)，因此規(guī)定需待涼干后進(jìn)行測(cè)試。但需要涼干到什么程度才能測(cè)出該層的真實(shí)值，還需要通過測(cè)定其含水率加以確定，還有待研究。根據(jù)國外資料介紹，土體的含水率對(duì)其強(qiáng)度測(cè)定有極大的影響，因此，測(cè)定時(shí)土體的含水率變化范圍應(yīng)是在其使用期間所能保持的范圍。⑶此次對(duì)K30平板載荷試驗(yàn)的有效深度未明確規(guī)定，但根據(jù)國內(nèi)外資料表明，試驗(yàn)載荷所涉及深度約為荷載板直徑的1.5～2倍，因此，在實(shí)際試驗(yàn)過程中應(yīng)加以注意。對(duì)于試驗(yàn)終止的確定，日本規(guī)定試驗(yàn)下沉量應(yīng)該達(dá)到15mm為止，德國規(guī)定當(dāng)使用直徑762mm荷載板試驗(yàn)，下沉量應(yīng)達(dá)到13mm或荷載強(qiáng)度達(dá)到0.2MPa為止。我國亦規(guī)定試驗(yàn)下沉量應(yīng)達(dá)到15mm為止。但實(shí)際上，地基系數(shù)是直接按不同領(lǐng)域規(guī)定的下沉量基準(zhǔn)值（1.25mm）進(jìn)行計(jì)算。而且，正常情況試驗(yàn)的下沉量也不可能出現(xiàn)所規(guī)定的值，因此，此次規(guī)定“試驗(yàn)可以進(jìn)行至下沉量超出其領(lǐng)域內(nèi)規(guī)定的基準(zhǔn)值為止”。這在實(shí)用上不會(huì)有任何問題。為了便于從儀表上讀取讀數(shù)，按照德國規(guī)定預(yù)加荷載強(qiáng)度為0.01MPa和每級(jí)荷載強(qiáng)度增量為0.04MPa.地基系數(shù)K30

試驗(yàn)的基本步驟為：

1.平整場地，除去松土；2.安置平板載荷儀；3.加載。

加載為分級(jí)加載。按《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》TB10102—2004，加載為先預(yù)加0.01MPa荷載30s，待穩(wěn)定后卸除荷載，然后以0.04MPa的增量，逐級(jí)加載。每增加一級(jí)荷載，當(dāng)1min的沉降量不大于該級(jí)荷載沉降量的1%時(shí)，增加下一級(jí)荷載。當(dāng)總沉降量超過規(guī)定的基準(zhǔn)值(1.25mm)，或者荷載強(qiáng)度超過估計(jì)的現(xiàn)場實(shí)際最大接觸壓力，或者達(dá)到地基的屈服點(diǎn)，試驗(yàn)即可終止。而以前，在K30試驗(yàn)中，加載一般采用0.035MPa為一級(jí)，且預(yù)壓荷載也為0.035MPa。地基系數(shù)K30實(shí)際上是一個(gè)地基剛度系數(shù)的概念。比較彈性半空間體上圓形荷載板的公式：

如取μ為0.21，有變形模量：可見同變形模量有一定的關(guān)系。K30EvEvd的操作要點(diǎn)和試驗(yàn)特點(diǎn)的對(duì)比項(xiàng)目K30EvEvdEv1Ev2載荷板直徑300mm300mm300mm300mm預(yù)加載0.01MPa(以前為0.035MPa)0.01MPa第二次加載三次沖擊荷載與地面的接觸耦合一般一般好差加載等級(jí)0.04MPa(以前為0.035MPa)不少于6級(jí)動(dòng)態(tài)施加脈沖寬度18ms加載控制當(dāng)1min的沉降量不大于該級(jí)荷載沉降量的1%時(shí)加下一級(jí)荷載。120s后加下一級(jí)荷載最大荷載或終止試驗(yàn)加載的標(biāo)準(zhǔn)總沉降量超過1.25mm，或荷載強(qiáng)度超過估計(jì)的現(xiàn)場實(shí)際最大接觸壓力，或達(dá)到地基的屈服點(diǎn)。0.5MPa或沉降大于5mm。7.07kN反力裝置（一般為載重汽車）需要需要不需操作復(fù)雜復(fù)雜簡單試驗(yàn)速度一般一般快對(duì)土體自身特征的反映較好較好好差級(jí)配碎石表層抽檢——抽查K30和孔隙率n指標(biāo)。秦沈客運(yùn)專線全線路基，通過現(xiàn)場踏勘檢查、路基填筑質(zhì)量調(diào)查、鋪碴前表層抽檢、路基整體性質(zhì)量檢測(cè)，認(rèn)為路基基床表層各項(xiàng)指標(biāo)在鋪碴前符合設(shè)計(jì)要求。通過路基沉降觀測(cè)的綜合分析，路基工后沉降、年沉降速率小于允許值，滿足鋪軌要求。

孔隙率n

擊實(shí)試驗(yàn)擊實(shí)試驗(yàn)

土作為筑路材料時(shí)，需要在模擬現(xiàn)場施工條件下，獲得路基土壓實(shí)的最大干密度和相應(yīng)的最佳含水量，用以評(píng)價(jià)土的壓實(shí)程度和指導(dǎo)施工。擊實(shí)試驗(yàn)就是為了這種目的利用標(biāo)準(zhǔn)化的擊實(shí)儀具，測(cè)定土的密度和相應(yīng)的含水量的關(guān)系。一、適用范圍本試驗(yàn)分輕型擊實(shí)和重型擊實(shí)。小試筒適用于粒徑不大于25mm的土，大試筒適用于粒徑不大于38mm的土。二、儀器設(shè)備（1）標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)儀（2）烘箱及干燥器。（3）天平：感量0.01g。（4）臺(tái)秤：稱量10kg，感量5g。（5）圓孔篩：孔徑38mm、25mm、19mm和5mm各1個(gè)。（6）拌和工具：40mm×600mm、深70mm的金屬盤、土鏟。（7）其他：噴水設(shè)備、碾土器、盛土盤、量筒、推土器、鋁盒、修土刀、平直尺等。三、試驗(yàn)步驟:(1)根據(jù)工程要求，選擇輕型或重型試驗(yàn)方法。根據(jù)土的性質(zhì)選用干土法(土重復(fù)或不重復(fù)使用)或濕土法；(2)將擊實(shí)筒放在堅(jiān)硬的地面上，取制備好的土樣分3～5次倒入筒內(nèi)。小試筒按三層法時(shí)，每次約800～900g(其量應(yīng)使擊實(shí)后的試樣等于或略高于筒高的1／3)；整平表面，并稍加壓緊，然后按規(guī)定的擊數(shù)進(jìn)行第一層土的擊實(shí)，擊實(shí)時(shí)擊錘自由垂直落下，錘跡必須均勻分布于土樣面，第一層擊實(shí)完后，將試樣層面拉毛，然后再裝入套筒，重復(fù)上述方法進(jìn)行其余各層土的擊實(shí)。

(3)用修土刀沿套筒內(nèi)壁削刮，使試樣與套筒脫離后，搬動(dòng)并取下套筒，齊筒頂細(xì)心削平試樣，拆除底板，擦凈筒外壁，稱量，準(zhǔn)確至1g。(4)用推土器推出筒內(nèi)試樣，從試樣中心處取樣測(cè)其兩個(gè)試樣含水量的精度應(yīng)符合含水量試驗(yàn)規(guī)定。四．結(jié)果整理（１）計(jì)算各含水量下的干密度。式中：——干密度，g/cm3；——濕密度，g/cm3；——含水量，％。(2)求最大干密度和最佳含水量：圖解法：以干密度為縱坐標(biāo)，含水量為橫坐標(biāo)，繪制干密度與含水量的關(guān)系曲線曲線上峰值點(diǎn)的縱、橫坐標(biāo)分別為最大干密度和最佳含水量。如曲線不能給出明顯的峰值點(diǎn)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)或重做。擊實(shí)試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)出土的最大干密度和最佳含水量。適用范圍：細(xì)粒土試驗(yàn)方法：輕型和重型試驗(yàn)設(shè)備和儀器：擊實(shí)筒、擊錘、導(dǎo)桿、刮土刀等。試樣：干土法和濕土法（1）干土法①取風(fēng)干土或在50℃下烘干的土樣在橡皮板上碾散。過篩。②小試筒：四分法取篩下土3kg，大試筒6.5kg。至少準(zhǔn)備5個(gè)試樣。拌勻后悶料一夜備用，其中有兩個(gè)大于和兩個(gè)小于最佳含水量的試樣。所需加水量按下式計(jì)算：（2）濕土法按天然含水量的土樣過篩，并分別風(fēng)干到所需的幾組不同含水量備用。實(shí)驗(yàn)步驟：（1）根據(jù)工程要求，選擇試驗(yàn)方法；根據(jù)土的性質(zhì)按規(guī)定選用干土法或濕土法。（2）將涂料分3~5次倒入筒內(nèi)。小筒按三層法每次800~900g；按五層法每次400~500g。大筒應(yīng)先將底部墊好墊塊，按五層法每次900g（細(xì)粒土）~1100g（粗粒土）。三層法時(shí)每層約1700g左右。小試筒擊實(shí)后，試樣不應(yīng)高出筒頂面5mm；大試筒擊實(shí)后，試樣不應(yīng)高出筒頂面6mm。（3）拆除套筒，稱重（筒加試樣的質(zhì)量，準(zhǔn)確至1g）（4）用推土器推出筒內(nèi)試樣，從試樣中心處取樣測(cè)其含水量，計(jì)算至0.1%。兩次測(cè)量結(jié)果應(yīng)在允許誤差范圍內(nèi)。結(jié)果整理：（1）按下式計(jì)算擊實(shí)后各點(diǎn)的干密度：（2）以干密度為縱坐標(biāo)，含水量為橫坐標(biāo)，繪制干密度與含水量的關(guān)系曲線。該曲線