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1、2022-1-111高速鐵路路基檢測技術高速鐵路路基檢測技術2022-1-112主要內(nèi)容主要內(nèi)容 高速鐵路路基檢測必要性高速鐵路路基檢測必要性 壓實系數(shù)壓實系數(shù)K 孔隙率孔隙率n 地基系數(shù)地基系數(shù)K30 動態(tài)變形模量動態(tài)變形模量Evd 靜態(tài)變形模量靜態(tài)變形模量Ev2 施工過程中動態(tài)檢測施工過程中動態(tài)檢測（FVDK）2022-1-113高速鐵路路基檢測必要性高速鐵路路基檢測必要性 一方面可以評價路基施工過程一方面可以評價路基施工過程中或竣工后路基的質量，檢驗中或竣工后路基的質量，檢驗路基是否達到了設計要求，驗路基是否達到了設計要求，驗證路基是否具有足夠的強度能證路基是否具有足夠的強度能夠承受列車
2、動荷載的作用，同夠承受列車動荷載的作用，同時又具備保證列車安全、舒適時又具備保證列車安全、舒適運行的合理剛度；運行的合理剛度；2022-1-114高速鐵路路基檢測必要性高速鐵路路基檢測必要性 另一方面，可以了解施工過程的質另一方面，可以了解施工過程的質量情況，控制施工進度，促進施工量情況，控制施工進度，促進施工單位改進施工工藝，加強施工質量單位改進施工工藝，加強施工質量管理，保質保量地完成施工任務。管理，保質保量地完成施工任務。2022-1-115壓實系數(shù)壓實系數(shù)K環(huán)刀法環(huán)刀法 灌水法灌水法 灌砂法灌砂法 氣囊法氣囊法 核子濕度密度儀核子濕度密度儀鐵路工程土工試驗規(guī)程鐵路工程土工試驗規(guī)程（TB
3、10102TB1010220042004）2022-1-116孔隙率孔隙率n灌水法灌水法 灌砂法灌砂法 氣囊法氣囊法鐵路工程土工試驗規(guī)程鐵路工程土工試驗規(guī)程（TB10102TB1010220042004）2022-1-117K K3030平板載荷試驗平板載荷試驗鐵路工程土工試驗規(guī)程鐵路工程土工試驗規(guī)程（TB10102TB1010220042004） 地基系數(shù)地基系數(shù)K K30302022-1-118 地基系數(shù)K30是日本和我國在鐵路路基檢測中常用的方法，是采用單循環(huán)荷載試驗單循環(huán)荷載試驗。用單位面積壓力除以承壓板相應的下沉量表示的（MPa/m），計算時選用的沉降量為0.125cm。以級配碎石或
4、級配砂礫石的基床表層為前提的路堤結構，列車荷載產(chǎn)生的道床壓力，通過基床表層結構大致均勻地分布在路堤上部，作用范圍比以往采用土質基床表層要大，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的承壓板試驗確定路基填土的承載力密實度與列車荷載實際傳遞狀況相接近，比以往的規(guī)定要合理。2022-1-119E Evd vd 動態(tài)平板載荷試驗動態(tài)平板載荷試驗鐵路工程土工試驗規(guī)程鐵路工程土工試驗規(guī)程（TB10102TB1010220042004） 動態(tài)變形模量動態(tài)變形模量E Evd vd 2022-1-1110鐵路工程土工試驗規(guī)程鐵路工程土工試驗規(guī)程（TB10102TB1010220042004
5、）標志著動態(tài)變形模量動態(tài)變形模量術語E Evd vd 符號正式在我國鐵路規(guī)范中采用動態(tài)變形模量動態(tài)變形模量 E Evd vd 的定義的定義 動態(tài)變形模量動態(tài)變形模量E Evd vd （英文：（英文：dynamic modulus of dynamic modulus of deformationdeformation）是指土體在一定大小的豎向沖擊力）是指土體在一定大小的豎向沖擊力F Fs s和沖和沖擊時間擊時間t ts s作用下抵抗變形能力的參數(shù)。作用下抵抗變形能力的參數(shù)。 它由平板壓力公式它由平板壓力公式E Evd vd =1.5=1.5r r /s/s計算得出，計算得出， 其中：其中：E
6、Evdvd動態(tài)變形模量（動態(tài)變形模量（MPaMPa）；）； r r 圓形剛性荷載板的半徑（圓形剛性荷載板的半徑（mmmm）；）； 荷載板下的最大沖擊動應力，它是通過在荷載板下的最大沖擊動應力，它是通過在剛性基礎上，由最大沖擊力剛性基礎上，由最大沖擊力F Fs s=7.07=7.07KNKN且沖擊時間且沖擊時間t ts s=18=18msms時標定得到的，即時標定得到的，即 =0.1=0.1 MPa MPa； s s 實測荷載板下沉幅值（實測荷載板下沉幅值（mmmm）；）； 1.5 1.5 荷載板形狀影響荷載板形狀影響系數(shù)。系數(shù)。 實測結果采用公式實測結果采用公式 E Evd vd =22.5=
7、22.5/s/s 計算。計算。2022-1-11121.脫鉤裝置；2.落錘； 3.導向桿4.阻尼裝置；5.荷載板；.6.沉陷測定儀E Evd vd 動態(tài)變形模量測試儀動態(tài)變形模量測試儀 20 20多年的發(fā)展歷史多年的發(fā)展歷史2022-1-1114 動態(tài)變形模量動態(tài)變形模量E Evdvd是德國九十年代開始采用的是德國九十年代開始采用的新型路基壓實質量標準，從研究開發(fā)至今已新型路基壓實質量標準，從研究開發(fā)至今已有近二十年的歷史。有近二十年的歷史。 動態(tài)變形模量動態(tài)變形模量E Evdvd標準首先應用于道路建設、標準首先應用于道路建設、路面墊層、管道和電纜溝槽、渠道、基礎回路面墊層、管道和電纜溝槽、渠
8、道、基礎回填等工程。填等工程。 19971997年年2 2月德國頒布執(zhí)行的月德國頒布執(zhí)行的德國鐵路建設輕德國鐵路建設輕型落錘儀使用規(guī)定型落錘儀使用規(guī)定（NGT39NGT39）標志著）標志著動態(tài)變動態(tài)變形模量形模量E Evdvd標準開始在鐵路工程中正式采用。標準開始在鐵路工程中正式采用。關于關于國外國外EvdEvd發(fā)展情況的說明：發(fā)展情況的說明：2022-1-1115 動態(tài)變形模量動態(tài)變形模量E Evdvd 標準的最大特點是能夠標準的最大特點是能夠反映列車在高速運行時產(chǎn)生的動應力對路反映列車在高速運行時產(chǎn)生的動應力對路基的真實作用狀況。基的真實作用狀況。 19991999年年1212月月2020
9、日頒布執(zhí)行的德國鐵路規(guī)范日頒布執(zhí)行的德國鐵路規(guī)范DS836DS836.0501.0501中，按路基結構形式、設計速中，按路基結構形式、設計速度、填土種類、工程部位的不同，明確規(guī)度、填土種類、工程部位的不同，明確規(guī)定了各種情況下的定了各種情況下的動態(tài)變形模量動態(tài)變形模量E Evdvd的設計的設計標準值，其中，設計速度標準值，其中，設計速度300km/h300km/h的高速的高速鐵路路基基床表層的鐵路路基基床表層的E Evdvd設計標準為設計標準為50MPa50MPa。關于關于國外國外EvdEvd發(fā)展情況的說明：發(fā)展情況的說明：2022-1-11162022-1-11172022-1-111820
10、22-1-11192022-1-11202022-1-1121 國際上廣泛采用的是國際上廣泛采用的是德國德國HMPHMP公司公司生產(chǎn)的生產(chǎn)的LFGLFG型型EvdEvd動態(tài)變形模量測試儀動態(tài)變形模量測試儀，亦稱，亦稱“輕型落錘儀輕型落錘儀”（LFGLFG是是“輕型落錘儀輕型落錘儀”的德文縮寫），該儀器的德文縮寫），該儀器從開發(fā)應用至今己有從開發(fā)應用至今己有2020多年的歷史，儀器的性能、多年的歷史，儀器的性能、質量、功能以及軟件已相當完善，居國際領先地質量、功能以及軟件已相當完善，居國際領先地位。位。 德國德國LFGLFG型型EvdEvd動態(tài)變形模量測試儀動態(tài)變形模量測試儀在我國有在我國有20
11、20多多臺臺已用于已用于秦沈客運專線秦沈客運專線、新長線新長線、寧啟線寧啟線、渝懷渝懷線線、京滬高速鐵路昆山試驗段京滬高速鐵路昆山試驗段、膠濟線膠濟線、武九線武九線、鄭徐線鄭徐線、濱洲線濱洲線、浙贛線浙贛線、宜萬線宜萬線、津浦線津浦線、大大秦線秦線等新線和既有線的建設與改造中。等新線和既有線的建設與改造中。關于關于國外國外EvdEvd發(fā)展情況的說明：發(fā)展情況的說明： E Evdvd檢測設備E Evdvd 動態(tài)變形模量測動態(tài)變形模量測試儀試儀 E Evd vd 動態(tài)變形模量測試儀動態(tài)變形模量測試儀 用途： 監(jiān)控檢測土體承載力指標動態(tài)變形模量E Evdvd和地基系數(shù)K K30 30 。適用范圍：
12、鐵路、公路、機場、城市交通、港口碼頭、工業(yè)與民用建筑的地基施工質量監(jiān)控測試。 特點 體積小、重量輕、便于攜帶體積小、重量輕、便于攜帶 安裝及拆卸方便、操作簡便安裝及拆卸方便、操作簡便 自動化程度高、測試速度快自動化程度高、測試速度快 性能穩(wěn)定、測試精度高性能穩(wěn)定、測試精度高 檢測費用低檢測費用低 適應范圍廣適應范圍廣 環(huán)保型，無核輻射、廢氣等環(huán)保型，無核輻射、廢氣等污染污染 動載測試符合土體實際受力動載測試符合土體實際受力狀況狀況 E Evd vd 動態(tài)變形模量測試儀動態(tài)變形模量測試儀 主要結構組成加載裝置加載裝置 掛（脫）鉤裝置掛（脫）鉤裝置( (帶水準泡帶水準泡) ) 導向桿導向桿 落錘落
13、錘 阻尼裝置阻尼裝置荷載板荷載板 圓形鋼板圓形鋼板 傳感器傳感器沉陷測定儀沉陷測定儀( (存儲、與電腦連接存儲、與電腦連接) )打印機打印機 E Evd vd 動態(tài)變形模量測試儀動態(tài)變形模量測試儀E Evdvd 試驗前的準備 平整測試面平整測試面 放置荷載板放置荷載板 加載裝置在荷載板上加載裝置在荷載板上就位就位 用測量電纜將沉陷測用測量電纜將沉陷測定儀與荷載板連接定儀與荷載板連接 松開搬運鎖松開搬運鎖 E Evdvd 試驗步驟 打開沉陷測定儀電源打開沉陷測定儀電源 使導向桿保持垂直使導向桿保持垂直 進行三次預沖擊進行三次預沖擊 連續(xù)三次沖擊測試連續(xù)三次沖擊測試 顯示三次測試的沉陷顯示三次測試
14、的沉陷值值S S1 1、S S2 2、S S3 3 顯示三次平均沉陷值顯示三次平均沉陷值S Smm和動態(tài)變形模量和動態(tài)變形模量值值E Evdvd 儲存并打印測試結果儲存并打印測試結果 E Evdvd 測試演示測試演示E Evdvd相關規(guī)范相關規(guī)范國內(nèi)國內(nèi)1、鐵路工程土工試驗規(guī)程(TB10102-2004)2、鐵路路基工程施工質量驗收標準（TB10414-2003，J285-2004）3、京滬高速鐵路設計暫行規(guī)定（2004修訂版）4、京滬高速鐵路路基施工暫行規(guī)定（2004在編）5、京滬高速鐵路路基工程施工質量驗收暫行標準（2004在編）6、鐵路工程質量檢測技術手冊（2004在編） 國外國外德國鐵
15、路建設輕型落錘儀使用規(guī)定（NGT39）德國道路建設土方工程補充合同技術條款和規(guī)定（ZTVE-StB94)德國土方工程基層補充合同技術條款（ZTVE-StB95)德國交通行業(yè)開挖工程補充合同技術條款和規(guī)定（ZTVE-StB97) Evd與與K30的相關性試驗結果的相關性試驗結果 (相關系數(shù)）相關系數(shù)） 現(xiàn)場現(xiàn)場 室內(nèi)室內(nèi) 細粒土細粒土: : 0.926 0.9670.926 0.967 粗粒土粗粒土: 0.913 0.926: 0.913 0.926 碎石土碎石土: 0.915 0.946: 0.915 0.946 級配碎石級配碎石: 0.915 0.947: 0.915 0.947 Evd與與
16、K30的相關關系式的相關關系式 細粒土細粒土: : K K30 30 = 3.45 = 3.45 E Evdvd + 0.1 + 0.1 粗粒土粗粒土: : K K30 30 = 3.33 = 3.33 E Evdvd + 6.09+ 6.09 碎石土碎石土: : K K3030 = 3.10 = 3.10 E Evdvd + 14.3+ 14.3 級配碎石級配碎石: :K K30 30 = 3.49 = 3.49 E Evdvd + 14.4+ 14.4 摘自摘自鐵路工程土工試驗規(guī)程鐵路工程土工試驗規(guī)程（TB10102-2004TB10102-2004）京滬高速鐵路設計暫行規(guī)定E Evd v
17、d 的相關規(guī)定表表4.2.2-1級配碎石基床表層的壓實標準級配碎石基床表層的壓實標準填料厚度（m）壓實標準備注地基系數(shù)K30（MPa/m）動態(tài)變形模量動態(tài)變形模量E Evdvd（MPa）孔隙率n級配碎石0.71905518%路堤級配碎石0.551905518%當為軟質巖、強風化的硬質巖及土質路塹時中粗砂0.1513045注：基床表層的K30、Evd、n 三項指標要求同時檢測，均必須滿足壓實標準。 填料厚度（m）壓實標準地基系數(shù)K30（MPa/m）動態(tài)變形模量動態(tài)變形模量E Evdvd（MPa）孔隙率n級配砂礫石0.71905518%表表4.2.2-3級配砂礫石基床表層的壓實標準級配砂礫石基床表
18、層的壓實標準京滬高速鐵路設計暫行規(guī)定E Evd vd 的相關規(guī)定注：基床表層的K30、Evd、n 三項指標要求同時檢測，均必須滿足壓實標準。 過渡段級配碎石填筑標準過渡段級配碎石填筑標準：K K3030150MPa/m E Evdvd50MPa n n 28%京滬高速鐵路設計暫行規(guī)定E Evd vd 的相關規(guī)定E Evdvd 主要應用于以下兩個方面：主要應用于以下兩個方面：一、鐵路新線建設、既有線提速改造建設一、鐵路新線建設、既有線提速改造建設 依據(jù)鐵路工程土工試驗規(guī)程 （TB10102-2004）、 鐵路路基工程施工質量驗收標準 （TB10414-2003，J285-2004） 將“EvdE
19、vd動態(tài)平板載荷試驗”作為“K30K30平板載荷試驗”的快速試驗方法，根據(jù)EvdEvd與K30K30的相關關系式，由由Evd Evd 測試值推算出測試值推算出K30 K30 值值。E Evdvd 主要應用于以下兩個方面：主要應用于以下兩個方面：二、高速客運專線鐵路建設二、高速客運專線鐵路建設 依據(jù)京滬高速鐵路設計暫行規(guī)定 京滬高速鐵路路基施工暫行規(guī)定京滬高速鐵路路基工程施工質量驗收暫行標準 可將通過“Evd Evd 動態(tài)平板載荷試驗”取得的動態(tài)變形模量Evd Evd 值直接用于評判路值直接用于評判路基的壓實質量?；膲簩嵸|量。E Evdvd 在既有鐵路提速改建中的應用特點在既有鐵路提速改建中的
20、應用特點 膠濟線、鄭徐線、武九線、浙贛線的應用表明： 時間優(yōu)勢時間優(yōu)勢檢測速度快檢測速度快 既有線在不間斷運營的情況下，行車密度大，K K3030檢測一點需要3060分鐘，而E Evdvd只需要23分鐘。 儀器優(yōu)勢儀器優(yōu)勢小型、便攜小型、便攜 既有線道碴已存在，檢測E Evdvd只需扒開直徑30cm的面積即可，而K K3030基準桿還需要較大的地方、加載裝置也需要較大的空間。 經(jīng)濟優(yōu)勢經(jīng)濟優(yōu)勢檢測費用低檢測費用低 E Evdvd檢測中不需要額外的大噸位加載裝置，避免了臺班費用，操作只需一個人即可，減少了人工費用。 安全優(yōu)勢安全優(yōu)勢易于快速撤離易于快速撤離 既有線在不間斷運營的情況下，行車密度大
21、， E Evdvd儀器重量輕，一個人就可以提起并快速撤離。LFGLFG型型E Evdvd 在我國鐵路中的應用 既有線提速改建既有線提速改建（膠濟線、鄭徐線、武九線、膠濟線、鄭徐線、武九線、浙贛線、浙贛線、呼準線、濱洲線、津浦線、大秦線呼準線、濱洲線、津浦線、大秦線） 新建高速鐵路（新建高速鐵路（京滬高速昆山試驗段京滬高速昆山試驗段） 新建客運專線（新建客運專線（秦沈客運專線秦沈客運專線） 新建普速鐵路（新建普速鐵路（新長線、寧啟線、渝懷線、宜新長線、寧啟線、渝懷線、宜萬線、煙大線萬線、煙大線 ） 京滬高速昆山試驗段路基京滬高速昆山試驗段涵洞路基過渡段E Evdvd在膠濟線的使用20042004
22、立項、立項、20052005開工開工9條客運專線鐵路工程武廣、鄭西、石太武廣、鄭西、石太京津、合寧、合武京津、合寧、合武溫福、福廈、甬溫溫福、福廈、甬溫規(guī)定規(guī)定E Evdvd作為作為基床表層和過渡段的壓實標準基床表層和過渡段的壓實標準京滬高速鐵路設計暫行規(guī)定E Evd vd 的相關規(guī)定表表4.2.2-1級配碎石基床表層的壓實標準級配碎石基床表層的壓實標準填料厚度（m）壓實標準備注地基系數(shù)K30（MPa/m）動態(tài)變形模量動態(tài)變形模量E Evdvd（MPa）孔隙率n級配碎石0.71905518%路堤級配碎石0.551905518% 當為軟質巖、強風化的硬質巖及土質路塹時中粗砂0.1513045填料
23、厚度（m）壓實標準地基系數(shù)K30（MPa/m）動態(tài)變形模量動態(tài)變形模量E Evdvd（MPa）孔隙率n級配砂礫石0.71905518%表表4.2.2-3級配砂礫石基床表層的壓實標準級配砂礫石基床表層的壓實標準京滬高速鐵路設計暫行規(guī)定E Evd vd 的相關規(guī)定注：基床表層的K30、Evd、n 三項指標要求同時檢測，均必須滿足壓實標準。 過渡段級配碎石填筑標準過渡段級配碎石填筑標準：K K3030150MPa/m E Evdvd50MPa n n 28%京滬高速鐵路設計暫行規(guī)定E Evd vd 的相關規(guī)定2022-1-1146靜態(tài)變形模量靜態(tài)變形模量EvEv2 22022-1-1147 靜態(tài)變形
24、模量Ev2是西歐、北美等國已廣泛使用的鐵路路基壓實檢測方法。在荷載板試驗應用過程中，常用的加載方式有單循環(huán)靜載和二次循環(huán)靜載。單循環(huán)靜載是按每級40kPa加載，當每級加載完成后，每間隔一分鐘讀取百分表一次，直至兩次讀數(shù)符合沉降穩(wěn)定要求，才能轉到下一級荷載，直至試驗最大荷載為止。二次循環(huán)靜載也是按每級40kPa加載，分級加載到最后一級荷載的沉降穩(wěn)定后，開始卸載，卸載梯度按最大荷載的0.5或0.25倍逐級進行，全部荷載卸除后記錄其殘余變形，之后又開始另一加載循環(huán)。采用d=30cm的荷載板試驗計算變形模量時，荷載一直加到沉降值達5mm或承壓板正應力達到0.5MPa為止。2022-1-1148 靜態(tài)變形模量靜態(tài)變形模量 Ev2 為了更有效地分析土的變形性質和承載能力，德國標準德國標準采用了二次循環(huán)靜載法二次循環(huán)靜載法，其結果采用靜態(tài)變形模量Ev2表示 20243SdEv2022-1-11492022-1-1150靜態(tài)變形模量靜態(tài)變形模量Ev2 Ev2 測試儀測試儀執(zhí)行DIN 18 134標準2022-1-1151靜態(tài)變形模量靜態(tài)變形模量Ev2 Ev2 測試儀測試儀謝謝您的光臨！
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