论文部分内容阅读
【摘 要】土基回弹模量是基础设计的主要参数之一，因其受土质、含水量、压实度、测试方法等诸多因素的影响，使其数值的确定比较困难。本文通过分析和讨论土基回弹模量测试方法，指导控制施工。
【关键词】土基；回弹模量；测试；方法
1、问题的提出
土基回弹模量是基础设计的主要参数之一，因其受土质、含水量、压实度、测试方法等诸多因素的影响，其数值的确定比较困难，给设计与施工带来很多的不确定因素和问题。现行基础设计规范中规定确定土基回弹模量的方法有三种，即查表法、室内实验法和野外承载板法。本文通过分析和讨论土基回弹模量测试方法，指导控制施工。
2、土基几种模量的概念及其相互关系
⑴土的变形模量Es 又称割线模量，是指均质各向同性半无限空间线弹性土体在无侧限条件下应力与应变的比值。实验室一般采取无侧限抗压强度实验来获得，圆柱土体轴向受压，应力应变关系为非线性。
⑵土的弹性模量Ei 又称初始切线模量，是指单取土的弹性和瞬时应变（不包括随时间发展的土的蠕变）来看，法向应力与土的弹性应变的比值叫做弹性模量。土的弹性模量常用无侧限压缩试验和不排水三轴剪切试验经反复加荷卸荷求得。
⑶土的有侧限压缩模量Et 又称切线模量，是指土体在完全侧限条件下应力与应变的比值。试验室主要是采取固结实验来测得有侧限压缩模量Et。固结实验是将天然状态下的原状土样或人工制备的扰动土，制备成一定规格的试件，然后将其置于压缩仪中，在不同的荷载和有侧限的条件下，测定其压缩变形量，其中的比值Δσz/Δεz称為有侧限压缩模量Et，土的总应变同样也包括土的弹性应变和塑性应变，因此，有侧限压缩模量Et远小于土的弹性模量Ei。
⑷土的静回弹模量E0 又称回弹模量测试主要通过承载板试验来得到。回弹模量实际上是应力卸载阶段应力应变曲线的割线模量。
⑸土的动回弹模量Er 是一表征任何材料在弹性阶段应力应变关系的一项重要力学指标。是指土样在轴向循环荷载作用下，承受周期压缩与拉伸试验，并且在试验过程中获得由动应力产生的弹性应变，而动应力与动应变的比值通常称为动回弹模量。其测试方法有室内试验测定和路表弯沉测定反算法。
2、1土基回弹模量的测试方法
现行的检测手段有三种：静载贝克曼梁（简称BB）试验方法、动载落锤式弯沉仪（简称FWD）试验方法和承载板试验方法。除此之外，土基回弹模量的确定方法还有查表法、换算法和室内试验法。本文只讨论承载板试验方法。
⑴承载板试验方法
本方法适用于现场土基表面。使用BBZ—100标准车和φ30cm的承载板，通过承载板对土基逐级加载、卸载的方法，测出每级荷载下相应的土基回弹变形值，排除显著偏离的回弹变形异常点，绘出荷载P与回弹变形值L的P～L曲线，如曲线的起始部分出现反弯应按下图修正原点O，O’则是修正后的原点。
P～L曲线大多呈微凸形，少数（土较干而密实时）具有近似线性关系。因而，回弹模量值仍是随荷载压力增加而减小的变量，应按土基实际受到的压力（或回弹弯沉）大小来取值。但承载板试验至什么情况结束，现在没有统一的做法。对于干燥、中湿状态路基的应力、应变P～L曲线基本为线性关系，E0值的变化不大，基本是稳定的。对潮湿、过湿状态的土基的应力、应变P～L呈曲线，E0值随变形增大而减小。虽然可采用0.1MPa前的应力——应变曲线计算E0值，但因其应力小变形小，计算的E0值分散性大，甚至失真，因此建议采用0.5～1mm前的p～l曲线计算E0值比较合理；而当土基较薄，受力较大时，变形就可能达到0.5～1.0mm。因此，应根据实际情况而定。
3、土基回弹模量试验方案
3、1试验装置
地基土的反应模量宜通过平板载荷试验来确定。试验装置采用堆载平台反力装置，加载装置用油压千斤顶，承载板用4～5层圆钢板，最下面的承载板（与地基土直接接触）用厚28mm，直径为750mm的圆钢板，上叠板（3～4块）用直径范围为450mm～600mm，厚25mm～30mm的钢板。各级加载量用油压千斤顶上的压力表控制，承载板的沉降量用百分表观测。
3、2试验方法
⑴、试验基坑的开挖
在测点位置上开挖试验基坑，基坑宽为2.5m，长为2.5～4.5m，深度为0.55m～0.90m，一般挖入试验目的层0.15～0.50m。在基坑中部放置承载板的位置用铲或刮刀铲至水平，以便平稳放置各试验的承载板。
⑵、试验方法
在已铲至水平的土基表面均匀铺细砂少许找平，将大承载板安放平稳并左右转动半周，再用水平尺校正，同时用垂球检查平台荷载重心是否对准大承载板中心，然后在大承载板上从大到小叠置3～4块不同直径的厚钢板，各承载板的中心对齐。接着安置千斤顶（也要对心），设置基准桩和基准梁，最后把3个百分表按120°交角安装在最下层的大承载板上。安装完毕后，用15.4kN荷载预压1～2次，使承载板紧贴土基表面。卸载后调表对零，然后分级加载，每级加载后120min读取沉降值。加载分级为：0.0MPa→0.034MPa→0.069MPa→0.103MPa→0.137MPa→0.172MPa→0.206Mpa。
⑶、试验资料整理
参考文献：
1、GB 50021-2001 岩土工程勘察规范（2009年版）
2、公路工程地质勘察规范（JTG_C20-2011）
3、陈希哲.土力学地基基础.清华大学出版社.1997
4、刘奉喜等.压实土模量的概念和应用.路基工程.2002.4
【关键词】土基；回弹模量；测试；方法
1、问题的提出
土基回弹模量是基础设计的主要参数之一，因其受土质、含水量、压实度、测试方法等诸多因素的影响，其数值的确定比较困难，给设计与施工带来很多的不确定因素和问题。现行基础设计规范中规定确定土基回弹模量的方法有三种，即查表法、室内实验法和野外承载板法。本文通过分析和讨论土基回弹模量测试方法，指导控制施工。
2、土基几种模量的概念及其相互关系
⑴土的变形模量Es 又称割线模量，是指均质各向同性半无限空间线弹性土体在无侧限条件下应力与应变的比值。实验室一般采取无侧限抗压强度实验来获得，圆柱土体轴向受压，应力应变关系为非线性。
⑵土的弹性模量Ei 又称初始切线模量，是指单取土的弹性和瞬时应变（不包括随时间发展的土的蠕变）来看，法向应力与土的弹性应变的比值叫做弹性模量。土的弹性模量常用无侧限压缩试验和不排水三轴剪切试验经反复加荷卸荷求得。
⑶土的有侧限压缩模量Et 又称切线模量，是指土体在完全侧限条件下应力与应变的比值。试验室主要是采取固结实验来测得有侧限压缩模量Et。固结实验是将天然状态下的原状土样或人工制备的扰动土，制备成一定规格的试件，然后将其置于压缩仪中，在不同的荷载和有侧限的条件下，测定其压缩变形量，其中的比值Δσz/Δεz称為有侧限压缩模量Et，土的总应变同样也包括土的弹性应变和塑性应变，因此，有侧限压缩模量Et远小于土的弹性模量Ei。
⑷土的静回弹模量E0 又称回弹模量测试主要通过承载板试验来得到。回弹模量实际上是应力卸载阶段应力应变曲线的割线模量。
⑸土的动回弹模量Er 是一表征任何材料在弹性阶段应力应变关系的一项重要力学指标。是指土样在轴向循环荷载作用下，承受周期压缩与拉伸试验，并且在试验过程中获得由动应力产生的弹性应变，而动应力与动应变的比值通常称为动回弹模量。其测试方法有室内试验测定和路表弯沉测定反算法。
2、1土基回弹模量的测试方法
现行的检测手段有三种：静载贝克曼梁（简称BB）试验方法、动载落锤式弯沉仪（简称FWD）试验方法和承载板试验方法。除此之外，土基回弹模量的确定方法还有查表法、换算法和室内试验法。本文只讨论承载板试验方法。
⑴承载板试验方法
本方法适用于现场土基表面。使用BBZ—100标准车和φ30cm的承载板，通过承载板对土基逐级加载、卸载的方法，测出每级荷载下相应的土基回弹变形值，排除显著偏离的回弹变形异常点，绘出荷载P与回弹变形值L的P～L曲线，如曲线的起始部分出现反弯应按下图修正原点O，O’则是修正后的原点。
P～L曲线大多呈微凸形，少数（土较干而密实时）具有近似线性关系。因而，回弹模量值仍是随荷载压力增加而减小的变量，应按土基实际受到的压力（或回弹弯沉）大小来取值。但承载板试验至什么情况结束，现在没有统一的做法。对于干燥、中湿状态路基的应力、应变P～L曲线基本为线性关系，E0值的变化不大，基本是稳定的。对潮湿、过湿状态的土基的应力、应变P～L呈曲线，E0值随变形增大而减小。虽然可采用0.1MPa前的应力——应变曲线计算E0值，但因其应力小变形小，计算的E0值分散性大，甚至失真，因此建议采用0.5～1mm前的p～l曲线计算E0值比较合理；而当土基较薄，受力较大时，变形就可能达到0.5～1.0mm。因此，应根据实际情况而定。
3、土基回弹模量试验方案
3、1试验装置
地基土的反应模量宜通过平板载荷试验来确定。试验装置采用堆载平台反力装置，加载装置用油压千斤顶，承载板用4～5层圆钢板，最下面的承载板（与地基土直接接触）用厚28mm，直径为750mm的圆钢板，上叠板（3～4块）用直径范围为450mm～600mm，厚25mm～30mm的钢板。各级加载量用油压千斤顶上的压力表控制，承载板的沉降量用百分表观测。
3、2试验方法
⑴、试验基坑的开挖
在测点位置上开挖试验基坑，基坑宽为2.5m，长为2.5～4.5m，深度为0.55m～0.90m，一般挖入试验目的层0.15～0.50m。在基坑中部放置承载板的位置用铲或刮刀铲至水平，以便平稳放置各试验的承载板。
⑵、试验方法
在已铲至水平的土基表面均匀铺细砂少许找平，将大承载板安放平稳并左右转动半周，再用水平尺校正，同时用垂球检查平台荷载重心是否对准大承载板中心，然后在大承载板上从大到小叠置3～4块不同直径的厚钢板，各承载板的中心对齐。接着安置千斤顶（也要对心），设置基准桩和基准梁，最后把3个百分表按120°交角安装在最下层的大承载板上。安装完毕后，用15.4kN荷载预压1～2次，使承载板紧贴土基表面。卸载后调表对零，然后分级加载，每级加载后120min读取沉降值。加载分级为：0.0MPa→0.034MPa→0.069MPa→0.103MPa→0.137MPa→0.172MPa→0.206Mpa。
⑶、试验资料整理
参考文献：
1、GB 50021-2001 岩土工程勘察规范（2009年版）
2、公路工程地质勘察规范（JTG_C20-2011）
3、陈希哲.土力学地基基础.清华大学出版社.1997
4、刘奉喜等.压实土模量的概念和应用.路基工程.2002.4