[发明专利]用于细粒土构筑的铁路路基的地基系数K30试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种土工试验方法，尤其涉及一种铁路路基压实质量检测的地基系数K₃₀试验方法。

背景技术

合理高效地进行路基压实质量检测对保证路基填筑质量、提高施工效率具有重要意义。我国自1985年修建大同-秦皇岛重载铁路中开始引入地基系数K₃₀试验方法，并在随后的铁路工程路基填筑压实检测中得到广泛应用。目前，K₃₀指标已经成为铁路路基的主要技术指标之一，并已正式列入《铁路路基工程质量检验评定标准》(TB10414-2003)、《铁路路基设计规范》(TB10001-2005)和《高速铁路设计规范(试行)》(TB10621-2009)。我国在该试验方法引进之初，并没有出台相应的试验规程，铁基函[1988]164号文件中首次对“K₃₀承载板试验装置的使用及保养”进行了规定和说明，随后该规定一直沿用近16年。为了统一该试验方法在多年的实际应用过程中出现的相关问题，在参照日本《公路的平板载荷试验方法》(JISA1215-1995年修订版)的基础上制定了地基系数K₃₀试验方法，并首次正式纳入《铁路土工试验规程》(TB10102-2004)，经修订后在《铁路土工试验规程》(TB10102-2010)中继续收录。

《铁路土工试验规程》(TB10102-2010)规定的地基系数K₃₀试验方法，其作法是：测试场地面平整、安置地基系数测试仪后，对测试面上直径为30cm的承载板预加0.04MPa的荷载，30s后卸除荷载，将此时测表读数的下沉量作为后续第一级加载试验的起始读数。然后以0.04MPa为荷载增量进行逐级加载试验(第一级加载试验的荷载为0.04MPa)，每级加载时，观测荷载施加完成后承载板每间隔1分钟的下沉增量，当1分钟的下沉增量不大于该级荷载的下沉量的1％时，完成该级加载试验，记录该级荷载的下沉量并作为下一级加载试验的初始读数，然后进行下一级加载试验。当下沉总量达到1.25mm且加载级数不少于5级时，终止试验。根据试验，绘制荷载强度与相应下沉总量的关系曲线，进而确定出下沉量为1.25mm所对应的荷载强度σ_s，由公式K₃₀＝σ_s/s计算得到K₃₀值，其中s＝1.25×10^-3m，σ_s的单位为MPa，地基系数K₃₀值的单位为MPa/m。地基系数K₃₀能够较好反映路基结构抵抗变形的能力，也即能够较好反映路基的压实质量。

现行《铁路土工试验规程》(TB10102-2010)规范在逐级加载试验过程中以1min内的下沉增量不大于该级荷载下沉量的1％作为施加下一级荷载的控制标准(即1％变形稳定控制标准)，其目的在于使得每级荷载作用下的下沉量尽量接近于最终的沉降量，即在该级荷载作用下99％的变形已经完成后再施加下一级荷载，这种相对严格的变形稳定控制标准对于真实准确反映土体结构抵抗变形能力，从理论上讲是合理，但作为需在筑路现场进行的路基压实质量检测的试验方法，存在以下不合理之处：1)需在每级荷载施加完成后每间隔1min记录下沉增量，并计算下沉增量与该级加载试验下称量的百分比是否满足了1％变形稳定控制标准，使得试验过程操作复杂；2)《铁路路基设计规范》(TB10001-2005)对细粒土填筑的路基结构的K₃₀值要求为80～90MPa/m，以及试验沉降变形为1.25mm的限制和每级荷载0.04MPa的荷载增量，一般需施加3级荷载，每级荷载作用下的平均下沉量约为0.4～0.5mm，其1％的变形增量约为0.004mm～0.005mm，1min内的变形增量超过百分表的测试精度(0.01mm)，需估读百分表读数来判定是否满足了1％变形稳定控制要求，受人为主观因素影响导致试验误差的产生。3)精细的K₃₀试验研究表明，严格按照现行规范的加载控制方式，以细粒土填筑的路基结构，虽然达到1.25mm的下沉量所需的荷载级数一般仅为3级，但按现行规范要求试验终止时荷载级数不小于5级，而每级荷载作用下达到1％变形稳定标准的荷载保持时间约为10min左右，荷载保持的总时间约为50min左右，所需的试验时间较长，试验效率低，施工中，需等待检测试验完成且检测指标合格后方能进行后续的路基填筑，停工等待时间长，严重影响工程进度。

发明内容