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动态弹性模量测试仪(Evd)——路基填方工程质量快速检测法

时间:2020-3-19    查看次数:521

动态弹性模量测试仪(Evd)

——路基填方工程质量快速检测法







概述



       填方路基工程所用的材料主要是岩土类材料,主要包括碎石、砂质土、黏质土以及水泥稳定土等材料,具有天然性、多样性、复杂性等特质。其中,材料的变形特性决定了其沉降特性,对于高速铁路、高速公路这样的长、大工程显得尤为重要。有研究就曾指出:如果每层覆盖层的平均刚度的不均匀性只减少25%,路面的寿命就会延长1倍。可见,保证填筑材料的变形特性的均匀性,对提高道路的耐久性具有极其重要的意义。如图一(a)是某混凝土路面的破损,图一(b)是某沥青路面裂开的实例照片



                            

如图一(a)是某混凝土路面的破损                                               图一(b)是某沥青路面裂开的实例照片


       现阶段我国路基施工技术规范中,现场路基填方工程质量的测试方法主要有承载板法、弯沉法、加州比(CBR)法、落锤弯沉仪(FWD)法、挖坑灌砂法等,近年来,以动态弹性模量测试仪(Evd)为代表的动荷载测试方法开始推广应用。如下图:


                                   

         承载板法                                                                     弯沉法


                               

     加州比(CBR)法                                                       落锤弯沉仪(FWD)法


                              

                                                  挖坑灌砂法                                                              动态弹性模量测试仪


表1对部分国家的交通和铁道系统对路基施工的主要检测项目进行了收集和对比:

                                                                           表1  国内外路基施工质量检测项目



可以看出路基压实质量检测指标大致可以分为三类:

(1)物理指标
包括压实系数,相对密度、孔隙率和含气率等。其中,压实度使用历史最老、在所有调查的国家、行业均使用。
(2)强度(承载力)指标
主要为CBR(加州承载比)试验,分为室内CBR和现场CBR,以美、日为中心使用。在我国的交通行业,也部分使用室内CBR。
(3)变形指标
变形指标指基床系数K30或变形模量(Ev2,Evd等)。贝克曼弯沉也可以认为是变形指标的一种。可以看出,各国都采用一定的方法以保证路基的变形特性。其中,欧美各国通常采用Evd,Ev2等动、静荷载试验相结合的方法,而日本则采用K30,Evd,Ev2等变形测试方法。交通行业则以贝克曼弯沉为主,目前正逐步推广FBT。





动态变形模(Evd)




       路基实际承受的荷载不仅仅有静荷载,还有车辆运行时对路基产生的动荷载,尤其是高速铁路动荷载产生的冲击力对路基的影响更为明显。动态变形模量试验是采用动态变形模量测试仪来监控土体承载力指标(动态变形模量)的试验方法;该法操作简便、自动化程度高,测试速度快,便于现场施工质量及时监控,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400500mmEvd测试范围10225MPa

01

仪器设备

动态变形模量测试仪主要由加载装置、承载板和沉陷测定仪组成,如下图所示。

该款仪器为德国Zorn公司生产的手持式动态变形模量测试仪。


       主要用于道路施工中检查机床、基底土以及砾石基层,是一种快速的估价动态变形模量Evd(单位MPa)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、石灰土组成的机床、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。点有:

  • 此仪器一个人完成操作

  • 无需平衡物

  • 简易的菜单指导

  • 适用于深沟

  • 即时显示变形模量

  • 土壤压实度评估的s/v比率

  • 优良的液晶显示屏

  • 带有速充电器的大容量蓄电池

  • GPS协调UTM  Gauss-Krueger 的版面

  • 防水的电子箱


整套设备包含:

  • ZORN软件提供数据分析与测试报告编辑,创建个人用户的配置文件,把GPS数据连接到Google 地图上,SD卡用于数据传输到电脑上

  • 300毫米加载板和10公斤装载设备,变形模量测量范围:15-70MN/m2,大测量深度:600mm

  • 热敏打印机进行现场编辑测试报告包括沉降图


  


02

成果整理

按照各向同性半空间弹性理论,动态变形模量E(MPa)按下列公式计算:

式中α---承载板形状影响系数;

r----圆形刚性荷载板半径mm;

σ---承载板下的最大动应力,MPa;

S---实测承载板下的沉幅值,mm


 若固定最大沖击力为7.07MPa且冲击时间18ms时,标定得到的半径为150m的圆形刚性承载板下的最大动应力为0.10MPa。因此,Evd测试结果可采用以下简化公式计算:

Evd=22.5/S

由上式可见,路基碾压越密实,实测承载板下的沉幅值越小,动态变形模量Evd就越高;反之,动态变形模量Evd就越低。


(是不是还不够尽兴呢)

如需了解更多有关德国Zorn公司的手持式动态变形模量测试仪请联系瑞科(广州)仪器科技有限公司。

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