变形模量Ev2检测规程

变形模量Ev2检测规程（试行）

Code for strain modulus test of Ev2

2005年·北京

前    言

本规程是根据铁道部建设管理司的安排进行编制的。

本规程共分7章，主要内容包括：总则、术语和符号、基本规定、仪器设备、试验要点、资料整理与计算、变形模量Ev2检测示例等。

本规程系首次编制。在执行本规程过程中，希望各单位结合工程实践，认真总结经验，积累资料。如发现需要修改和补充之处，请及时将意见及有关资料寄交铁道第五勘察设计院（北京市大兴区康庄路9号，邮政编码：102600），并抄送铁道部经济规划研究院（北京市海淀区羊坊店路甲8号，邮政编码：100038），供今后修订时参考。

本规程由铁道部建设管理司负责解释。

本规程主编单位：铁道第五勘察设计院。

本规程主要起草人：李庆民、肖金凤、李树峰、王慨慷、刘长勇、李绍文、刘祥志、郝小亮、东爱明。

目    次

1  总    则……………………………………………………………1

2  术语和符号…………………………………………………………1

2.1  术  语………………………………………………………1

2.2  符  号………………………………………………………1

3  基本规定……………………………………………………………2

4  仪器设备……………………………………………………………2

5  试验要点……………………………………………………………5

6  资料整理与计算……………………………………………………7

7  变形模量Ev2检测示例 ……………………………………………10

本规程用词说明………………………………………………………12

《变形模量Ev2检测规程》条文说明 ………………………………13

1  总    则

1.0.1  为统一变形模量Ev2检测方法及技术要求，为路基工程设计和施工提供可靠的指标和参数，制定本规程。

1.0.2  本规程适用于铁路路基工程变形模量Ev2检测。

1.0.3  变形模量Ev2检测除应符合本规程外，尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定。

2  术语和符号

2.1  术    语

2.1.1  变形模量Ev2试验  Strain modulus test of Ev2

通过圆形承载板和加载装置对地面进行第一次加载和卸载后，再进行第二次加载，用测得的承载板下应力σ和与之相对应的承载板中心沉降量s，来计算变形模量Ev2及Ev2/Ev1值的试验方法。

2.1.2  一次变形模量  The first Strain modulus

用第一次加载测得的承载板下应力σ和与之相对应的承载板中心沉降量s计算的变形模量。

2.1.3  二次变形模量  The second Strain modulus

用第二次加载测得的承载板下应力σ和与之相对应的承载板中心沉降量s计算的变形模量。

2.2  符    号

Ev——变形模量

Ev1——一次变形模量

Ev2——二次变形模量

σ——承载板下应力

sM——沉降量测表读数

s——承载板中心沉降量

3  基本规定

3.0.1  变形模量Ev2试验适用于粒径不大于承载板直径1/4的各类土和土石混合填料。

3.0.2  变形模量Ev2试验应采用直径300mm承载板。变形模量Ev2的计量单位为MPa。

3.0.3  试验场地及环境条件应符合下列要求：

1  对于水分挥发快的中粗砂，表面结硬壳、软化或因其他原因表层扰动的土，变形模量Ev2试验应置于其影响以下进行，下挖深度应不大于承载板直径。

2  对于粗、细粒均质土，宜在压实后2~4h内开始检测。

3  测试面应水平无坑洞。对于粗粒土或混合料填层造成的表面凹凸不平，承载板下应铺一层厚约2～3mm的干燥中砂或石膏腻子。

4  试验时测试点应远离震源。

5  雨天或风力大于6级的天气不得进行试验。

3.0.4  变形模量Ev2测试仪测量应采用自动采集、数字显示仪器。

3.0.5  承载板的沉降量应采用中心单点测量。

4  仪器设备

4.0.1  变形模量Ev2测试仪器应包括承载板、反力装置、加载装置、荷载量测装置及沉降量测装置。

1  承载板应符合下列要求：

1）承载板直径应为300mm±0.2mm，厚度应为25mm±0.2mm，材质应为Q345钢。承载板上应带有水准泡。

2）承载板加工表面粗糙度Ra不应大于6.3μm。

2  反力装置的承载能力应大于最大试验荷载10kN以上。

3  加载装置应符合下列要求：

1）千斤顶应通过高压油软管与手动液压泵连接。千斤顶顶端应设置球铰，并配有可调节丝杆和加长杆件。

2）高压油软管长度不应小于1.8m，两端应装有自动开闭阀门的快速接头。

3）手动液压泵上应装有可调节减压阀，可准确地对承载板进行分级加、卸载。

4）千斤顶两边应固定，并确保不倾斜。千斤顶活塞的行程不应小于150mm。在试验过程中，千斤顶高度不应超过600mm。

4  荷载量测装置的量测表量程应达到最大试验荷载的1.25倍，最大误差应不大于1%，显示值应能保证承载板上的荷载有效位至少达到0.001MPa。

5  沉降量测装置应符合下列要求：

1）沉降量测装置应由测桥和测表组成。

2）测桥的测量臂可采用杠杆式（见图4.0.1-1）或垂直抽拉式（见图4.0.1-2）。测量臂应有足够的刚度。

图4.0.1-1  杠杆式测量臂

1—触点   2—承载板   3—千斤顶   4—加长杆件  5—反力装置

6—沉降量测表 7—支撑架  8—杠杆支点 9—测量臂   10—支撑座

图4.0.1-2   垂直抽拉式测量臂

1—触点   2—承载板   3—千斤顶   4—加长杆件  5—反力装置

6—沉降量测表  7—支撑架  8—垂直支架   9—支撑座

3）承载板中心至测桥支撑座的距离应大于1.25m。杠杆式测量臂杠杆比hP:hM可在1：1至2：1范围内选择，选定后不得改变。

4）沉降量测表最大误差不应大于0.04mm，分辨率应达到0.01mm，量程不应小于10mm。

4.0.2  辅助工具应包括铁锹、钢板尺（长400mm）、毛刷、刮铲、水准仪、铅锤、褶尺、干燥中砂、石膏粉、油、遮阳挡风设施等。

4.0.3  测试仪器标定应符合下列规定：

1）传感器、测表应按国家有关规定标定。

2）变形模量Ev2测试仪必须每年标定一次。

5  试验要点

5.0.1   场地测试面应进行平整，并使用毛刷扫去表面松土。当测试面处于斜坡上时，应将承载板支撑面做成水平面。

5.0.2  测试仪器安置应符合下列要求：

1  将承载板放置于测试点上，使承载板与地面完全接触，必要时可铺设一薄层干燥砂（2～3mm）或石膏腻子。同时利用承载板上水准泡或水准仪来调整承载板水平。当用石膏腻子做垫层时，应在承载板底面上抹一层油膜，然后将承载板安放在石膏层上，左右转动承载板并轻轻击打顶面，使其与地面完全接触，被挤出的石膏应在凝固前清除，直至石膏凝固以后方可进行测试。

2  将反力装置承载部位安置于承载板上方，并加以制动。承载板外侧边缘与反力装置支撑点之间的距离不得小于0.75m。

3  将千斤顶放在承载板的中心位置，使千斤顶保持垂直。用加长杆和调节丝杆使千斤顶顶端球铰座与反力装置承载部位紧贴。

4  安置测桥时应将沉降量测装置的触点自由地放入承载板上测量孔的中心位置，沉降量测表必须与测试面垂直。测桥支撑座与反力装置支撑点的距离不得小于1.25m。

5 试验过程中测桥和反力装置不得晃动。

6 沉降量测装置应有遮阳挡风设施。

5.0.3  预加载时，应预先加0.01MPa荷载约30s，待稳定后卸除荷载，将沉降量测表读数调零。

5.0.4  加载与卸载应符合下列要求：

1  变形模量Ev2试验第一次加载应至少分6级，并以大致相等的荷载增量（0.08MPa）逐级加载，达到最大荷载为0.5MPa或沉降量达到5mm时所对应的应力后，再进行卸载。

2  承载板卸载应按最大荷载的50%、25%和0三级进行。

3  卸载后，按照第一次加载的操作步骤，并保持与第一次加载时各级相同的荷载进行第二次加载，直至第一次所加最大荷载的倒数第二级。

4  每级加载或卸载过程必须在1min内完成。

5  加载或卸载时，每级荷载的保持时间为2min，在该过程中荷载应保持恒定。

6  试验中若施加了比预定荷载大的荷载时，应保持该荷载，并将其记录在试验记录表中，加以注明。

5.0.5  当试验过程中出现承载板严重倾斜，以至承载板水准泡上的气泡不能与圆圈标志重合或承载板过度下沉及量测数据出现异常等情况时，应查明原因，另选点进行试验，并在试验记录表中注明。

6  资料整理与计算

6.0.1  每一级荷载的应力σ和所对应的沉降量测表读数sM应按表6.0.1填写。承载板中心沉降量s应按下式计算：

                 （6.0.1）

式中  s ——承载板中心沉降量（mm）；

sM——沉降量测表读数（mm）；

hP/hM——杠杆比。

表6.0.1    变形模量Ev2试验记录

工程名称：               填料类型：               试验编号：  

工程地点：               填层厚度：               仪器名称：

施工单位：               试验标高：               仪器型号：

6.0.2  根据试验结果绘制应力—沉降量曲线（见图6.0.2），应力—沉降量曲线上应用箭头标明受力方向。

                       图6.0.2  应力—沉降量曲线

6.0.3  变形模量Ev计算应符合下列规定：

1．第一次加载和第二次加载所得到的应力—沉降量曲线，可用6.0.3-1式表达：

s =  a0 + a1·σ + a2·σ2              （6.0.3—1）

式中  σ——承载板下应力（MPa）；

s ——承载板中心沉降量（mm）；

a0——常数项（mm）；

a1——一次项系数（mm/ MPa）；

a2——二次项系数（mm/ MPa2）。

2  应力—沉降量曲线方程的系数是将测试值按最小二乘法计算得到的。用于计算系数的方程式为：

           （6.0.3—2） 

      （6.0.3—3）

     （6.0.3—4）

σ1，s1；σ2，s2；σn……sn，分别为每级荷载的应力和相应的承载板中心沉降量测试值。

3  变形模量EV是通过应力—沉降量曲线在0.3σ1max和0.7σ1max之间割线的斜率确定的，变形模量应按下式计算：

EV i=          （6.0.3—5）

式中   EV i  —— 变形模量（MPa）；

 r   —— 承载板半径（mm）；

σ1max  —— 第一次加载最大应力（MPa）；

a1   —— 一次项系数（mm/ MPa）；

a2   —— 二次项系数（mm/ MPa2）。

6.0.4  试验结束应将试验结果按表6.0.4填写。

表6.0.4    试验结果汇总表

7  变形模量Ev2检测示例

7.0.1  本检测示例中Ev2测试仪测桥测量臂为杠杆式，杠杆比hP:hM﹦2.0。测试仪应按本规程中图4.0.1-1安装。

7.0.2  变形模量Ev1和Ev2的值是通过表7.0.2中的试验数据计算得出。

表7.0.2   变形模量Ev2试验记录

工程名称：×××        填料类型：×××          试验编号：×××   

工程地点：×××        填层厚度：×××          仪器名称：×××  

施工单位：×××        试验标高：×××          仪器型号：××× 

7.0.3  根据试验结果绘制应力—沉降量曲线如图7.0.3。

图7.0.3  应力—沉降量曲线

7.0.4  将试验结果填入试验结果汇总表7.0.4。

表7.0.4 试验结果汇总表

执行本规程条文时，对于要求严格程度的用词说明如下，以便在执行中区别对待。

（1）表示很严格，非这样做不可的词：

正面词采用“必须”；

反面词采用“严禁”。

（2）表示严格，正常情况下均应这样做的用词：

正面词采用“应”；

反面词采用“不应”或“不得”。

（3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的用词：

正面词采用“宜”；

反面词采用“不宜”。

表示允许有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。

《变形模量Ev2检测规程》

条文说明

本条文说明系对重点条文的编制依据、存在的问题以及在执行中应注意的事项等预以说明。为了减少篇幅，只列条文号，未抄录原条文。

1.0.1  本规程主要是在参照《铁路工程土工试验规程》（TB10102—2004）和德国DIN18134《平板载荷试验标准》（2001年修订版）的基础上，结合现场试验情况编制而成。

3.0.2  德国DIN18134《平板载荷试验标准》（2001年修订版）中承载板的直径有300mm、600mm和762mm三种，考虑到铁路路基施工质量检测中使用的是300mm承载板，本条规定“变形模量Ev2试验应采用直径300mm承载板”。

3.0.3  对下挖深度的规定主要是考虑铁路路基工程每层填筑厚度。

土体的含水率对其强度测定有较大的影响，因此，试验时土体的含水率变化范围应是在其使用期间所能保持的范围。本条对开始试验时间的规定是依据《铁路工程土工试验规程》（TB10102—2004）中K30平板载荷试验规定的“对于粗、细粒均质土，宜在压实后2~4h内开始试验”。

4.0.1  德国DIN18134《平板载荷试验标准》（2001年修订版）规定承载板应采用S355J0钢制成，S355J0钢对应国内钢材型号为Q345。

对试验过程中千斤顶高度的规定是为确保千斤顶不倾倒，其值参考了德国DIN18134《平板载荷试验标准》（2001年修订版）中的规定。

德国DIN18134《平板载荷试验标准》（2001年修订版）中规定承载板中心至测桥支撑座的距离必须为1500±5mm。考虑到本规程规定了承载板的直径为300mm，本规程规定“承载板中心至测桥支撑座的距离应大于1.25m”。

6.0.1  变形模量Ev2测试仪测桥测量臂为垂直抽拉式时，所测得的承载板中心沉降量与沉降量测表的读数是相等的，为了统一，可认为垂直抽拉式测量臂杠杆比为1：1。

7  由于本规程在铁路行业首次颁布，为便于检测人员操作，本规程增加了检测示例部分，供检测人员参考。