云桂鐵路試驗檢測工程師培訓班

路基土工試驗與檢測技術專題講座

主講人∶羅強教授Tel(028)87602711e-mail:lqrock@lqrock@

2010年07月28日昆明云桂鐵路試驗檢測工程師培訓班

路基土工試驗與檢測技術專題講座

主講人∶羅強教授Tel(028)87602711e-mail:lqrock@lqrock@

2010年07月28日昆明主要內(nèi)容一、鐵路路基的技術特點二、鐵路路基的填料分類與分組三、鐵路路基的壓實質(zhì)量控制技術與檢測方法一、鐵路路基的技術特點

橋梁路基隧道軌道結構地基路基結構的最大特點：土既是結構地基，又是結構材料結構地基結構材料結構地基結構介質(zhì)土路堤地基路堤填料隧道隧道介質(zhì)隧道地基隧道介質(zhì)橋梁地基鐵路路基的技術特點

1）構成路基的工程材料是天然松散的巖土材料（巖石風化的產(chǎn)物、量大、低廉、…）2）結構強度低、變形大、對自然環(huán)境因素（水、溫）的變化敏感（填料選擇、壓實、防排水、…）3）建造成本低、舒適、耐久、環(huán)保、低碳、…

高速鐵路路基的技術特點

1）對基床表層進行強化處理的基床多層結構體系是高速鐵路路基的基本構造型式 ——由單一土材料結構層向多功能強化材料結構層發(fā)展——由單層結構向雙層、多層結構發(fā)展 ——不同功能結構層合理組合保證基床的長期性能穩(wěn)定發(fā)揮（承載、排水、封閉等）高速鐵路路基的技術特點

0.3普速鐵路160～120km/h0.9310kg/cm32~2.10.15~0.2高速鐵路路基的技術特點

0.6m1.9m級配碎石或砂礫石A、B組填料及改良土A、B、C組填料及改良土200km/h客貨共線有砟軌道高速鐵路250~300km/h客運專線線有砟軌軌道高速速鐵路0.7m2.3m級配碎石石A、B組填料及及改良土土A、B、C組填料及及改良土土底300~350km/h客運專線線無砟軌軌道高速速鐵路0.4m2.3m級配碎石石A、B組填料及及改良土土A、B、C組（粗））填料及及改良土土底德國鐵路路300km/h高速客運運專線無無碴軌軌道路堤堤結構設設計橫斷斷面圖Ril836.0501高速鐵路路路基的的技術特特點2）變形控控制是軌軌下系統(tǒng)統(tǒng)(路基)設計的技技術關鍵鍵—結構設計計由強度度控制向向變形控控制轉(zhuǎn)變—變形控制制事關工工程成敗敗，是核核心問題，也是是最難的的問題—變形問題題的重要要性隨著著行車速速度的提高而被被放大了了Recorddevitessedu29mars1955:331km/h高速鐵路路路基的的技術特特點3）路基是是列車—線路大系系統(tǒng)的重重要組成成部分，，并發(fā)揮揮著重要要作用——軌下系統(tǒng)統(tǒng)的變形形（垂向向）將集集中反映映在軌面面上——軌下系統(tǒng)統(tǒng)的變形形是車輛輛系統(tǒng)（（車體、、構架、、輪對））和線路路系統(tǒng)（（鋼軌、、枕木、、道碴、、路基基基床）相相互作用用的結果果——理想路基基基床：：變形小保保證軌道道幾何型型位彈性大降降低系統(tǒng)統(tǒng)動力作作用二、鐵路路路基的的填料分分類與分分組路基結構構路基填料料路基壓實實填料選擇擇分類分組組設計技術術施工技術術土工試驗驗壓實檢測測二、鐵路路路基的的填料分分類與分分組2.1路基填料料的分類類與分組組現(xiàn)狀2.2完善路基基填料分分類與分分組的建建議2.3關于粗顆粒粒土粒徑級級配標準的的討論2.1分類與分組組現(xiàn)狀為什么要進進行土的工工程分類土在工程建建設中的作作用：建筑物地地基，構筑筑物填料。。前者是保保持天然結結構狀態(tài)的的土，后者者是經(jīng)由人人工擾動或或配制的土土。對不同工程程用途的土土，選取影影響顯著的的指標，按按其差異劃劃分成類或或組，給予予合適的定定名，可從從土類和土土名中初步步了解其主主要的工程程特性。當用作地基基土時，可結合其其它指標確確定地基土土的承載力力，初步估估計建筑物物的沉降；；當用于路基基填料時，可初步評評估填料的的壓實強度度、透水性性和穩(wěn)定性性，合理地地選擇施工工方案。2.1分類與分組組現(xiàn)狀由于歷史和和專業(yè)的原原因，我國國鐵路系統(tǒng)統(tǒng)長期存在在兩種“土土的工程分分類”，即即：——鐵路路基設設計規(guī)范中中的“填料料分類”——鐵路工程地地質(zhì)技術規(guī)規(guī)范中的““巖土分類類”兩種分類方方法服務于于不同的工工程目的，，針對的是是兩種不同同狀態(tài)的土土。2.1分類與分組組現(xiàn)狀“鐵路工程巖巖土分類”的服務對對象主要是是自然界中中保持天然然結構狀態(tài)態(tài)的地基土土，它的土土性決定于于土的地質(zhì)質(zhì)成因、礦礦物成分、、粒徑組成成和水的含含量，將它它們按一定定的規(guī)律劃劃分成類或或組，其主主要目的是是確定地基基土的承載載力，初步步估算構筑筑物的沉降降，如：①用孔隙比比和含水量量等指標確確定地基承承載力；②用含水量量確定淤泥泥質(zhì)土地基基承載力；；③進行相關原位位試驗確定地基基承載力。2.1分類與分組現(xiàn)狀狀“鐵路路基工程填填料分類”是針對天然結結構已被破壞的的擾動土，將其其按粒徑組成、、按細粒含量和和級配情況等劃劃分成類和組，，用以估算填料料壓實后的強度度、可壓實性和和滲透性、凍脹脹性等。2.1分類與分組現(xiàn)狀狀在土的粒組劃分分標準方面兩種分類方法在在粒粒徑劃分和和名稱方面基本本一致，只是在在碎石和礫石的的粒組界限不同同，如表2-1所列。一般認為，碎石石的粒徑從200mm到20mm范圍太大，按200mm到60mm劃分更合理，也也與國內(nèi)外大多多數(shù)相關規(guī)范的的粒組劃分標準準一致，如表2-4所列。2.1分類與分組現(xiàn)狀狀在土的工程分類類標準方面《鐵路工程巖土分分類標準》是將試樣按粒組組由大至小進行行重量累積，當當累積到某一粒粒組、其重量超超過總重量的50%或自定的某一界界限時，就以該該粒組定名，即即所謂的“粒徑累積法”。進行重量累積定定名后，將土按按2mm、0.075mm界限分成碎石類類土、砂類土和和黏性土三大類類。砂類土和黏性土土之間的過渡部部分則定為粉質(zhì)質(zhì)土。碎石類土按粒徑徑大小和形狀細細分成6種，砂類土按粒粒徑大小細分為為5種，黏性土按塑塑性指數(shù)IP分為2種，如表2-2和表2-3所列。2.1分類與分組現(xiàn)狀狀用“粒徑累積法法”進行土的工工程分類，簡單單易行，但分類類指標單一，不不能很好地反映映土性。對粗粒土分類時時,只按大于某一重重量的粒組大小小定名，不能考考慮土中其它粒粒徑成分。對于細粒土來說說，只用塑性指指數(shù)單一指標定定名，沒有考慮慮液限高低對土土性的影響，而而高液限土的強強度低、壓縮性性大、水穩(wěn)定性性差，容易引起起路基的各類病病害。2.1分類與分分組現(xiàn)狀狀在土的工工程分類類標準方方面《鐵路路基基設計規(guī)規(guī)范》的分類依依據(jù)是除除考慮土土中的顆顆粒粒徑徑大小和和塑性指指標外，，在粗粒粒土定名名時考慮慮了土中中的細顆顆粒含量量和粗顆顆粒級配配等情況況，在給給細粒土土定名時時考慮了了土中粗粗顆粒含含量和細細顆粒塑塑性指標標，如表表2-5和表2-6所列。這樣分類類后能較較清楚地地了解每每一種土土的顆粒粒組成和和土性，，并對土土的抗剪剪性、壓壓縮性、、可壓實實性、滲滲透性、、抗凍性性等進行行初步評評價，有有利于對對路基填填料的正正確選用用。2.1分類與與分組組現(xiàn)狀狀總總結結《鐵路工工程巖巖土分分類標標準》的分類類依據(jù)據(jù)：——所有土土均按按一級級單指指標分分類《鐵路路路基設設計規(guī)規(guī)范》的分類類依據(jù)據(jù)：——粗粒土土按二二級3指標分分類——細粒土土按二二級2指標分分類2.1分類與與分組組現(xiàn)狀狀“填料料分類類”定定名后后，即即可根根據(jù)填填料的的工程程性質(zhì)質(zhì)和適適用性性進行行“填填料分分組””。以填料料的剪剪切強強度、、可壓壓實性性、壓壓縮性性、對對氣候候環(huán)境境的敏敏感性性等為為依據(jù)據(jù)，將將填料料分為為A、B、C、D、E共五組組。A組——優(yōu)質(zhì)填填料B組——良好填填料C組——一般填填料D組——不宜使使用的的差質(zhì)質(zhì)填料料E組——嚴禁使使用的的劣質(zhì)質(zhì)填料料2.1分類與與分組組現(xiàn)狀狀A、B組填料料多為為強度度較高高、壓壓縮性性較小小的塊塊石、、碎石石、礫礫石、、砂土土和粗粗?；旎旌贤镣恋取?。級配好好、顆顆粒硬硬、不不易風風化強強度較較高的的軟塊塊石、、＜15%含泥量量為A組填料料；級配不不好、、不易易風化化強度度較低低的軟軟塊石石、15～30%含泥量量為B組填料料；含泥量量＞30%后為C組填料料；易風華華的軟軟塊石石為C組填料料；風華的的軟塊塊石為為D組填料料。細粒土土由于于強度度較低低、壓壓縮變變形較較大，，均被被歸為為C組和D組填料料。ωL＜40%時的黏黏土和和粉土土為C組填料料；ωL≥40%的黏土土和粉粉土為為D組填料料。有機土土為E組填料料。2.1分類與與分組組現(xiàn)狀狀粗?；旎旌贤镣林械牡募毩Ａ：苛繉μ钐盍闲孕再|(zhì)有有影響響，采采用5%、15%、30%劃分。細粒含量量＜5%，混合土土受水的的影響小小，沒有有凍脹性性，可作作為滲水水材料使使用。細粒含量量在5～15%，在混合合土中它它已填充充了部分分粗顆粒粒的空隙隙，使混混合土的的透水性性、壓實實性有所所改變。。細粒含量量在15～30%，混合土土的性質(zhì)質(zhì)受細粒粒含量的的影響較較大。細粒含量量＞30%時，混合合土的性性質(zhì)基本本受細粒粒土控制制。2.1分類與分分組現(xiàn)狀狀與《鐵路工程程巖土分分類標準準》比較，盡盡管《鐵路路基基設計規(guī)規(guī)范》的分類標標準對傳傳統(tǒng)的““粒徑累累積法””進行了了部分修修改，但但仍存在在下列問問題：①沒有考考慮填料料中粗細細顆粒填填充物的的成分。。粗粒混合合土中的的細粒成成分對填填料性質(zhì)質(zhì)的影響響較大。。如果細細粒成分分是粉性性土，這這類填料料的強度度、抗變變形、可可壓實性性和水穩(wěn)穩(wěn)定性等等工程性性質(zhì)比含含黏性土土時要好好。同樣樣，細粒?；旌贤镣林械拇执至３煞址謱μ盍狭闲再|(zhì)的的影響也也較大。。如果粗粗粒成分分是未風風化、不不易風化化、易風風化、風風化的軟軟硬塊石石或漂石石，這類類填料的的工程性性質(zhì)差異異巨大。。2.1分類與分分組現(xiàn)狀狀②沒有考考慮填料料中相鄰鄰粒組的的含量。。在給巨粒粒土定名名時，未未考慮相相鄰粗粒粒組的含含量（≤≤60mm的土中，，大于0.075mm的土所占占比例））的影響響；同樣樣，在給給粗粒土土定名時時，未考考慮相鄰鄰巨粒含含量（＞＞60mm的土占全全土的比比例）和和細粒含含量（≤≤60mm的土中，，小于0.075mm的土所占占比例））的影響響。當然然，在給給細粒土土定名時時，也未未考慮相相鄰粗粒粒含量的的影響。。2.1分類與分分組現(xiàn)狀狀③同組填填料的工工程性質(zhì)質(zhì)差異性性未得到到驗證。。路基填料料分組中中，將顆顆粒大小小、細粒粒成分等等差異極極大的的的土放在在了一組組。如在在A、B組填料中中，從硬硬塊石、、不易風風化的軟軟塊石到到級配良良好的中中粗砂共共有十幾幾種，它它們在試試驗的可可擊實性性、施工工的可控控制性、、碾壓的的均勻性性等方面面相差很很大；同同樣，在在C、D組填料中中，將易易風化、、風化的的軟塊石石和細粒粒含量較較大成分分不同的的粗細粒粒土放在在一起，，也會存存在水穩(wěn)穩(wěn)定性、、耐久性性和可靠靠性顯著著不同的的結果。。因此，，當用同同一組填填料填筑筑路基時時，可能能會產(chǎn)生生不同的的工程效效果。2.1分類與分分組現(xiàn)狀狀現(xiàn)行的路路基填料料分類和和分組標標準有進進行修改改完善的的必要。。修改完完善的最最好途徑徑是采用用國內(nèi)外大大多數(shù)相相關規(guī)范范的分類類標準，，即“統(tǒng)一分分類”體體系進行行填料分分類定名名分組，，這樣才才能較合合理地控控制土性性，同時時也可向向國內(nèi)外外土的工工程分類類總趨勢勢靠攏，，便于技技術交流流。另一方面面，路基基填料分分類和壓壓實標準準的研究究，尤其其是高速速鐵路路路基的設設計標準準，許多多國家已已有相對對成功成成熟的工工程應用用經(jīng)驗，，分類標標準統(tǒng)一一后，可可借鑒各各國的先先進技術術，開闊闊我們的的思路，，又好又又快地建建設我國國的高速速鐵路。。2.2分類與分分組完善善建議土的工程程分類的的“統(tǒng)一分類類法”，實際際上是一一種綜合合的多層層次分類方法法，其技技術思想想和理論論框架最最早由美美國提出出。主要特點點是將土土的粒組組和搭配配情況劃劃分得較較細，首首先考慮慮了粒組組的主要要成分，，然后再再用顆粒粒級配、、細粒含含量和塑塑性指標標、顆粒粒成分和和相鄰粒粒組含量量等參數(shù)數(shù)對土性性進行更更深入的的描述，，并將其其清晰地地反映在在定名里里，用明明確的標標準符號號表達出出來。目前，““統(tǒng)一分分類法””被普遍遍認為是是一種較較為完善善的分類類方法，，也是世世界各國國和國內(nèi)內(nèi)大多數(shù)數(shù)行業(yè)普普遍采用用的分類類方法，，如表2-7所列。2.2分類與分組完完善建議技術路線：1.粒組劃分(三組兩種)2.分級定名（三三級五因素））3.考慮相鄰粒組組含量和細粒粒成分2.2分類與分組完完善建議1.粒組劃分按粒組范圍將將土分為三組組，即粒徑大大于60mm為巨粒組，60～0.075mm為粗粒組，粒粒徑小于0.075mm的為細粒組，，粗粒組與細細粒組合稱為為小顆粒組，，如表2-8所列。當巨粒組土重重量超過土總總重量的50%時稱巨粒土，，在60mm以下的土中，，當粗粒組超超過土總重量量的50%時稱粗粒土，，否則為細粒粒土。2.2分類與分組完完善建議2.分級定名將土進行三級級定名。第一級以土的的主成分定名名，第二級以以土的主成分分級配和細粒粒含量加以描描述，第三級級以細粒成分分和相鄰粒組組含量描述。。細粒土的第二二級用塑性圖圖定名，第三三級考慮粗粒粒土的含量和和成分。2.2分類與分組完完善建議3.考慮相鄰粒組組含量的劃分分給巨粒土定名名時，需考慮慮粗粒組的含含量（指≤60mm土中礫和砂的的土重量占土土總重量的比比例），其標標準為：當粗粒組少于于土全重量的的25%時，定名時不不予考慮；當粗粒組為土土全重量的25%～50%時，定名為含含礫（砂）的的。2.2分類與分組完完善建議3.考慮相鄰粒組組含量的劃分分給粗粒土定名名時，需同時時考慮巨粒含含量和細粒含含量（細粒含含量指在≤60mm的土中，小于于0.075mm的土所占比例例）。巨粒含量的標標準為：當巨巨粒含量少于于土全重量的的25%時，定名時不不予考慮；當當巨粒含量為為土全重量的的25%～50%時，定名為含含石的。細粒含量的標標準為：當細細粒含量≤5%，定名時不予予考慮；當細細粒含量5%～15%時，定名時為為微含土（粉粉土或黏土））的；當細粒粒含量為15%～30%時，定名時為為含土質(zhì)（粉粉土或黏土））的；當細粒粒含量為30%～50%時，定名時為為土質(zhì)（粉土土或黏土）的的。2.2分類與分組完完善建議3.考慮相鄰粒組組含量的劃分分給細粒土定名名時，需考慮慮粗粒含量（（粗粒含量指指在≤60mm的土中，大于于0.075mm的土所占比例例）。粗粒含量的標標準為：當粗粗粒含量≤25%時，定名時不不予考慮；當當粗粒含量為為25%～50%時，定名時為為含礫（或砂砂）的。2.3粗粒土級配標標準的討論粗顆粒土的粒粒徑級配是控控制土性的主主要指標之一一。土的級配配狀況是根據(jù)據(jù)土的粒徑級級配曲線，確確定不均勻系系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc進行鑒別的。。2.3粗粒土級配標標準的討論我國的標準為為，當Cu≥5，Cc=1～3時，屬良好級級配，此時，，土中細顆粒?？沙涮畲诸w顆粒間的孔隙隙，使土密實實。當Cu＜5或者Cc≠1～3時，表示土粒粒級配范圍窄窄或級配曲線線不連續(xù)，呈呈臺階狀，此此時，壓實不不能密實，土土中孔隙大，，屬于不良級級配。該標準與世界界多數(shù)國家的的土的粒徑級級配標準基本本一致，只有有日本的標準準比較特別，，如表2-13所列。2.3粗粒土級配標標準的討論在實際的工程程活動中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，即使是滿滿足規(guī)范要求求的基床表層層和過渡段用用的級配碎石石和級配砂礫礫石，其曲率率系數(shù)Cc≠1～3的情況也存在在，如表2-14所列。同樣的情況在在一些高速鐵鐵路(試驗段)的A、B組填料（經(jīng)過過2～3次粉碎，最大大粒徑為100、80、60mm三種）級配評評價中也有出出現(xiàn)。2.3粗粒土級配標標準的討論對于寬級配范范圍的礫碎石石類土，采用用不均勻系數(shù)數(shù)Cu≥5、曲率系數(shù)Cc=1～3的組合控制標標準不一定最最合理，可能能會將一部分分級配良好的的填料誤判為為級配不良的的填料。主要要表現(xiàn)在不均均勻系數(shù)Cu≥5數(shù)值偏低，曲曲率系數(shù)Cc=1～3范圍偏窄。日本采用的Cu≥10、1≤Cc≤Cu（或）的粒徑徑級配標準可可能更適應評評價級配碎石石和級配砂礫礫石類土的粒粒徑級配，值值得作進一步步的研究和試試驗驗證。2.3粗粒土土級配配標準準的討討論德國鐵鐵路將將填料料的級級配分分為三三種情情況Cu≥6、1≤Cc≤3的為級級配良良好（（GW、SW）Cu≥6、3＜Cc＜1的為不不連續(xù)續(xù)級配配（GI、SI）Cu＜6的為級級配不不良（（GE、SE）在填料料應用用時，，不連連續(xù)級級配填填料（（GI、SI）與級配配良好好填料料（GW、SW）使用無無差異異三、鐵鐵路路路基的的壓實實質(zhì)量量控制制技術術與檢檢測方方法3.1鐵路路路基壓壓實與與壓實實標準準發(fā)展展在路基基的填填筑過過程中中，路路基的的壓實實度與與路基基土工工結構構的承承載能能力、、抗變變形能能力、、對氣氣候環(huán)環(huán)境的的適應應能力力等性性能密密切相相關，，因此此，為為了提提高路路基土土工結結構的的使用用性能能和長長期穩(wěn)穩(wěn)定性性，均均須對對其的的碾壓壓密度度進行行有效效控制制。此外，，路基基土工工結構構的密密實程程度還還與線線路上上部結結構的的使用用壽命命或維維修工工作量量之間間存在在所謂謂的““指數(shù)數(shù)”關關系，，使得得對路路基的的壓實實及壓壓實標標準問問題更更加關關注。。3.1鐵路路路基壓壓實與與壓實實標準準發(fā)展展控制路路基填填土的的壓實實質(zhì)量量，傳傳統(tǒng)的的方法法是所所謂的的“密度檢檢測法法”。采采用標標準擊擊實試試驗來來確定定細粒粒土的的最大大干容容重γd和最佳佳含水水量wopt，或采用用相對對密度度試驗驗來確確定粗粗粒土土的最最大孔孔隙比比emax（最小干干容重重ρmin）和最小小孔隙隙比emin（最大干干容重重ρmax），然后再再以細細粒土土的壓壓實系系數(shù)K和粗粒粒土的的相對對密度度Dr作為路路基設設計及及施工工控制制的填填土壓壓實質(zhì)質(zhì)量指指標。。3.1鐵路路路基壓壓實與與壓實實標準準發(fā)展展自二十十世紀紀70年代以以來，，一些些經(jīng)濟濟發(fā)達達和技技術先先進國國家，，為了了更有有效地地對高高穩(wěn)定定性要要求路路基的的壓實實質(zhì)量量進行行控制制，開開始了了采用用強度度和變變形指指標作作為路路基填填土質(zhì)質(zhì)量的的控制制參數(shù)數(shù)，即即所謂謂的““抗力檢檢測法法”。其其中，，美國國采用用的CBR標準、、德國國和法法國等等歐洲洲國家家采用用的靜靜態(tài)變變形模模量EV2（含EV1）標準、、日本本采用用的地地基系系數(shù)K30標準等等最具具代表表。3.1鐵路路路基壓壓實與與壓實實標準準發(fā)展展由于K30和EV2等試驗驗標準準具有有設備備笨重重、操操作復復雜、、耗時時費力力、成成本偏偏高等等缺陷陷，不不能較較好地地實現(xiàn)現(xiàn)快速速、簡簡便、、高效效的技技術追追求。。另一方方面，，K30、EV2都是采采用直直徑30cm的平板板載荷荷試驗驗儀，，通過過施加加靜壓壓測得得。并并不能能較好好反映映列車車在高高速運運行條條件下下所產(chǎn)產(chǎn)生的的動應應力對對路基基的真真實作作用狀狀況。。3.1鐵路路路基壓壓實與與壓實實標準準發(fā)展展為了解解決K30和EV2等檢測測指標標存在在的問問題，，自80年代開始，歐美美日等國開發(fā)研研制了平板載荷荷動態(tài)變形模量量Evd和動態(tài)地基系數(shù)數(shù)KFWD標準，即所謂的的“落錘檢測法”。在K、K30、EV2等基礎上，增加加反映車輛荷載載作用特點的Evd標準或KFWD標準，將使路基基的壓實標準更更全面和符合實實際，已成為高高速鐵路路基壓壓實質(zhì)量控制標標準的發(fā)展方向向。3.1鐵路路基壓實與與壓實標準發(fā)展展由于鐵路軌道是是一種工作期間間可進行大規(guī)模模修整的結構物物，其結構也比比較松散，適應應變形的能力較較強，因此，我我國鐵路路基的的壓實在很長一一段時間一直采采用“自然沉落”法施工。從50年代開始，鐵路路路基的壓實逐逐步在推進“壓密沉落”法施工，至70～80年代，開始針對對不同類型的填填料，分別采用用Ks和Dr單指標來控制施施工碾壓質(zhì)量，，對碎卵礫石土土則采用現(xiàn)場鑒鑒定的定性方法法。3.1鐵路路基壓實與與壓實標準發(fā)展展1984年制定的《大秦重載鐵路路路基設計原則與與標準》中，對路基的壓壓實在原有標準準的基礎上，首首次針對不同的的填料類型增加加了地基系數(shù)K30的標準。目前的普通鐵路路基規(guī)規(guī)范采用了K、Dr、K30、n等多指標來控制制路基壓實質(zhì)量量，實現(xiàn)了細粒粒土用K和K30、砂類土用Dr和K30、礫碎塊石類土土采用K30和n雙指標控制的技技術標準。3.1鐵路路基壓實與與壓實標準發(fā)展展1998～2003年間，京滬、秦秦沈及200km/h客貨共線鐵路路路基壓實標準采采用了細粒土用用K和K30、粗粒土（含級配配碎石和碎石土土）用n和K30的雙指標控制。。2004年以來，客運專專線有碴軌道路路基壓實標準增增加了動態(tài)變形形模量Evd的指標，即：在在基床部分，細細粒土用K、K30、Evd，粗粒土（含級配配碎石和碎石土土）用n、K30、Evd等三指標進行控控制。基床以下下路堤仍采用雙雙指標控制。3.1鐵路路基壓實與與壓實標準發(fā)展展無碴軌道的設計計，基于消化引引進國外先進技技術的原則，路路基壓實標準又又增加了變形模模量Ev2的指標，即：在在基床部分，細細粒土用K、K30、Evd、Ev2，粗粒土（含級配配碎石和碎石土土）用n、K30、Evd、Ev2等四指標進行控控制?；惨韵孪侣返蹋毩Ｍ镣劣肒、K30、Ev2，粗粒土（含級配配碎石和碎石土土）用n、K30、Ev2等三指標控制。。3.1鐵路路基壓實與與壓實標準發(fā)展展近二十幾年，尤尤其是近十年來來我國鐵路路基基壓實與壓實標標準發(fā)展變化有有以下主要技術術特點：1）在檢測指標方方面，由單指標控制制向多指標（雙雙指標、三指標標、四指標）控控制變化，由單單一的壓密檢測測指標向同時檢檢測壓密、抗力力指標發(fā)展，由由靜態(tài)指標檢測測向同時檢測靜靜動態(tài)指標發(fā)展展。（K或n、K30、Evd、Ev2）3.1鐵路路基壓實與與壓實標準發(fā)展展2）在壓實標準方方面，壓實系數(shù)由輕輕型擊實試驗標標準向重型擊實實試驗標準變化化，壓實質(zhì)量檢檢測值由低標準準向高標準變化化，壓實標準隨隨線路等級而逐逐漸提高，地基基系數(shù)K30控制值隨填料類類型變化，碎礫礫石土的檢測由由現(xiàn)場鑒定法的的定性檢測變?yōu)闉榭沽z測法的的定量檢測。（（對塊石類土仍采采用現(xiàn)場鑒定法法的定性檢測）3.1鐵路路基壓實與與壓實標準發(fā)展展3）在技術思想方方面，由物理性質(zhì)檢檢測向物理力學學性質(zhì)檢測變化化，由靜態(tài)性質(zhì)質(zhì)檢測向動態(tài)性性質(zhì)檢測發(fā)展；；通過提高填料料和壓實標準來來實現(xiàn)路基質(zhì)量量提高（尤其是是路堤浸水、橋橋涵缺口及過渡渡段部位的填筑筑）；粗粒土不不具擊實特性，，不能獲得壓實實系數(shù)，用體積積比指標表述密密實程度；粗粒粒土的壓實密度度檢測由控制填填料的相對密度度轉(zhuǎn)而控制填料料的孔隙率。3.1鐵路路基壓實與與壓實標準發(fā)展展4）最新發(fā)展規(guī)范體系調(diào)整整（減少層次次——2級）；檢測指標減少少(雙指標);物理指標——壓實系數(shù)抗力指標——K30或Ev2(Ev2/Ev1)輔助指標——Evd對高速鐵路更更嚴格控制填填料粒徑（≤≤45、60、75mm）；12e)壓實系數(shù)Kh的試驗技術Kh為土的干密度度γd與室內(nèi)擊實試試驗的最大干干密度γmax之比，用下面面表達式表示示：隨著壓實系數(shù)數(shù)Kh的提高，土的的強度提高、、受力后土的的變形量減小小，邊坡穩(wěn)定定性好，細粒粒土的滲透系系數(shù)降低，可可以防御水的的浸蝕等優(yōu)點點。為此，壓實系系數(shù)Kh是各種路基壓壓實標準中最最基礎的檢測測標準。必須注意的是是，壓實系數(shù)數(shù)Kh只表達了土體體自身的相對對壓實情況。。壓實系數(shù)Kh的試驗技術土的最大干密密度γmax與總壓實功有有關壓實系數(shù)Kh的試驗技術同一種土類、、同一組別、、土的最大干干密度不同。。——由于土的顆粒粒組成、細粒粒含量和礦物物成分的不同同，每種土都都有自己的最最大干密度，，它們之間可可能相差很大大?！僭O每組中最最大干密度的的Kh值為1，則相應土的的Kh變化范圍是：：A組填料為1.000.98，B組土為1.000.85，C組土為1.000.87。壓實系數(shù)Kh的試驗技術含水量在一定定的范圍內(nèi)變變化時，調(diào)整整擊實功可以以得到要求的的干密度。每一根壓縮曲曲線中的干密密度對應著兩兩種含水量，，如果含水量量偏大，只要要增加擊實功功能，或增加加碾壓遍數(shù)都都可以達到要要求的壓實度度，但含水量量大時，K30值會因土質(zhì)較較軟而不能滿滿足要求。壓實系數(shù)Kh的試驗技術地基系數(shù)K30的試驗技術K30試驗是一種小小型平板原位位載荷試驗.平板的底面直直徑為30cm。用靜壓的方法法測定地基土土單位壓力下下的沉降量，，在壓力P與沉降S關系曲線上取取沉降在1.25mm時對應的荷載載P0值，用下式計計算K30K30表示填土厚45～60cm內(nèi)單位壓力下下的最大允許許變形值，是是反映路基土土的強度和變變形的綜合指指標。K30值可用于各種種土類，從PS曲線上可見，，沉降S在1.25mm時，應力變形曲線基本本處于直線階階段，K30即為直線段的的斜率。地基系數(shù)K30的試驗技術K30試驗是控制填填土剛度的較較好檢測方法法。近年國外廣泛泛采用承載板板試驗來確定定填土的基床床系數(shù)和變形形模量，以此此判別公路、、鐵路和機場場跑道填土壓壓實質(zhì)量。日本鐵路和公公路路基基床床壓實質(zhì)量全全部用地基系系數(shù)K30值控制，路基基填料分群（（組）時的依依據(jù)也是用K30值。地基系數(shù)K30的試驗技術用K30提供土的變形形模量Ev地基系數(shù)K30的試驗技術用K30提供路基填土土允許承載力力大秦重載鐵路路曾對28組壓實土進行行過K30和直徑為30cm的載荷板對比比試驗，得出出了用K30提供地基允許許承載力[σ]的關系式[σ]=2.4K30+15式中：K30單位為MPa/m；[σ]單位為kPa地基系數(shù)K30的試驗技術用K30提供路基填土土允許承載力力應該說明的是是，上式中的的[σ]是底板直徑為為30cm時的荷載試驗驗結果。它比比建筑地基允允許承載力[σ]所用的荷載板板尺寸要小。。鐵路系統(tǒng)在在1970年代曾在中砂砂和新黃土中中做過不同尺尺寸的承壓板板試驗，結果果發(fā)現(xiàn)：當承承壓板直徑超超過1530cm后，極限荷載載隨壓板尺寸寸的增加而增增加，當小于于該直徑時，，極限荷載隨隨壓板尺寸的的增加而減少少。因此，K30屬于小型荷載載板試驗，提提供的承載力力是偏小的，，也可以說是是偏于安全的的。地基系數(shù)K30的試驗技術靜態(tài)二次變形形模量Ev2的試驗技術現(xiàn)場原位測試試載荷試驗平板載荷試驗驗（K30、Ev2/Ev1、Evd、Kfwd、FWD、CBR）靜態(tài)二次變形形模量Ev2的試驗技術靜態(tài)二次變形形模量Ev2是西歐、北美美等國已廣泛泛使用的鐵路路路基壓實檢檢測方法。在在荷載板試驗驗應用過程中中，常用的加加載方式有單單循環(huán)靜載和和二次循環(huán)靜靜載。單循環(huán)環(huán)靜載是按每每級40kPa加載，當每級級加載完成后后，每間隔一一分鐘讀取百百分表一次，，直至兩次讀讀數(shù)符合沉降降穩(wěn)定要求，，才能轉(zhuǎn)到下下一級荷載，，直至試驗最最大荷載為止止。二次循環(huán)環(huán)靜載也是按按每級40kPa加載，分級加加載到最后一一級荷載的沉沉降穩(wěn)定后，，開始卸載，，卸載梯度按按最大荷載的的0.5或0.25倍逐級進行，，全部荷載卸卸除后記錄其其殘余變形，，之后又開始始另一加載循循環(huán)。采用d=30cm的荷載板試驗驗計算變形模模量時，荷載載一直加到沉沉降值達5mm或承壓板正應應力達到0.5MPa為止。靜態(tài)二次變形形模量Ev2的試驗技術通過試驗曲線線計算土的變變形模量Ev2靜態(tài)二次變形形模量Ev2的試驗技術21.0=mEvd與K30的相關關系式式細粒土:K30=3.45Evd+0.1粗粒土:K30=3.33Evd+6.09碎石土:K30=3.10Evd+14.3級配碎石:K30=3.49Evd+14.4摘自《鐵路工程土工工試驗規(guī)程》（TB10102-2004）動態(tài)變形模量量Evd的試驗技術1、加載裝置：：①掛（脫））鉤裝置；②②落錘；③導導向桿；④阻阻尼裝置2、承載板：⑤⑤圓形鋼板；；⑥傳感器3、沉陷測定儀儀動態(tài)變形模量量測試儀結構構示意圖理論依據(jù)利用落錘從一一定高度自由由下落在阻尼尼裝置上，產(chǎn)產(chǎn)生的瞬間沖沖擊荷載，通通過阻尼裝置置及傳力系統(tǒng)統(tǒng)傳遞給直徑徑300mm的承載板，在在承載板下面面（即測試面面）產(chǎn)生的動動應力，使承承載板發(fā)生沉沉陷s—即承載板振動動的振幅，由由沉陷測定儀儀采集記錄下下來。沉陷值值s越大，則被測測點的承載力力越??；反之之，越大。理論分析按彈性各項同性性半空間理論論，并假定橫橫向變形系數(shù)數(shù)ν=0.21，根據(jù)圓形剛性承載載板在豎向集集中荷載作用用下的平板壓壓力公式：Evd=0.79×(1-ν2)×d×σ/s動態(tài)變形模量量Evd=1.5××r×σ/s（MPa)根據(jù)國外資料料，路基面最最大設計動應應力σ=0.1MPa,該值被看作是是列車高速運運行時對路基基面產(chǎn)生的實實際動應力，，采用直徑d=300mm（r=150mm）的承載板，上式可簡化為為：Evd=22.5/s（MPa)性能與參數(shù)(1)儀器總重量不不大于35kg(2)落錘重10kg(3)承載板直徑300mm(4)測試速度3~5min/測點(5)最大沖擊力7.07kN，作用時間18ms(6)測試作用深度度范圍400~500mm(7)沉陷測試范圍0.20~2.00mm(8)Evd測試范圍10MPa~125MPa(9)環(huán)境溫度范圍圍0~40度(10)電源：4節(jié)5號干電池，2組(11)測試數(shù)據(jù)、波波形自動采集集。計算機現(xiàn)現(xiàn)場分析、處處理、顯示并并可打印輸出出測試結果。。含氣率na的試驗技術含氣率指土體體中空氣所占占體積的百分分數(shù)，即：在一定的壓實實干密度γd和含水量ω下，可推導出出與孔隙率n的關系為：含氣率的含義義是：當土的孔隙全全被氣充滿，，則含氣率最最大，如果孔孔隙完全被水水飽和，則含含氣率近似為為零，此時土土的水穩(wěn)性最最好。用含氣率作為為粗?；旌贤镣梁图毩Ｍ恋牡膲簩嵵笜耍?，并希望其值值越小越好，，其意義在于于：土中含水水量高時，水水穩(wěn)性較好，，此時土的壓壓縮性相對較較大，為使壓壓縮性變小，，又必須加大大Kh值，這樣起到到了控制壓實實度的作用。。將各種擊實試試驗的資料，，整理出相應應的含氣率，，按土類和壓壓實系數(shù)整理理可以看出，，同一個組別別的土，其壓壓實系數(shù)Kh一定時，含氣氣率的分布范范圍是較大的的。含氣率na的試驗技術含氣率na的試驗技術在最佳含水量量的雙側(cè)取含含水量不同而而壓實系數(shù)相相同的兩個點點，進行不浸浸水和浸水兩兩種壓縮試驗驗，將試驗結結果繪制成壓壓實系數(shù)Kh與含氣率na的關系圖含氣率na的試驗技術當干密度一定定時，小于最最佳含水量一一側(cè)的土性與與大于最佳含含水量一側(cè)的的土性相比結結果如下表：：含氣率na的試驗技術含氣率隨著壓壓實系數(shù)Kh的增加而減?。缓瑲饴室欢〞r，含含水量小于最佳含含水量時的壓實系系數(shù)比含水量大于于最佳含水量時的的壓實系數(shù)要大。。日本規(guī)范中路堤下下部填土要求壓實實度為90%；且含氣率na≤10～15%（細粒含量20～50%時，na≤15%；細粒含量＞50%時，na≤10%）。根據(jù)試驗結果，要要滿足na≤10～15%的要求，Kh≥0.95才能滿足要求。含氣率na的試驗技術壓實系數(shù)Kh與壓縮模量a1-2關系壓實系數(shù)Kh與壓縮模量a1-2關系壓實系數(shù)Kh與壓縮模量a1-2關系1）對于同一土類、、同一填料分組的的試樣,在同一個Kh值時，土的壓縮系系數(shù)a1-2的分布范圍很大，，變化幅度可以從從低壓縮性到高壓壓縮性有數(shù)倍之差差；2）隨著壓實系數(shù)Kh的增加，壓縮系數(shù)數(shù)a1-2總趨勢變小，粗粒粒土由于粒徑的不不均勻性，使得散散點圖上的壓縮系系數(shù)a1-2的分布也較分散；；3）壓實系數(shù)Kh＞0.95時，土基本處于低低壓縮狀態(tài)。壓實系數(shù)Kh與壓縮模量a1-2關系控制路堤沉降的壓壓實標準討論國內(nèi)外經(jīng)驗表明，，對于一般填土路路堤，壓實系數(shù)Kh＞90%后，就可不考慮工工后沉降的問題，，此時，壓實土的的壓縮系數(shù)處于中中等壓縮和低壓縮縮階段。根據(jù)對124個壓縮系數(shù)試驗的的統(tǒng)計，在Kh為0.90、0.95、0.97、1.00時，分別滿足a1-2≤0.1MPam-1和a1-2≤0.15MPam-1兩個界限時的百分分率見表所列?？刂坡返坛两档膲簤簩崢藴视懻摑M足a1-2≤0.1MPa·m-1，試樣的壓實系數(shù)數(shù)Kh應為：粗粒土的Kh應大于0.97，細粒土B組填料Kh應大于1.00，細粒土C組填料即使壓實到到Kh為1.00，也不能全部達到到低壓縮狀態(tài)。滿足a1-2≤0.15MPa·m-1，試樣的壓實系數(shù)數(shù)Kh應為：粗粒土的Kh應大于0.95，細粒土B組填料Kh應大于0.95，細粒土C組填料壓實到Kh為0.97。從這一試驗分析可可以看出，既有路路基規(guī)范中的路基基壓實標準偏低，，要使路堤工后產(chǎn)產(chǎn)生的變形量較小小，B組以上填料壓實系系數(shù)Kh應大于0.95，C組填料應大于0.97?？刂坡返坛两档膲簤簩崢藴视懻?.2公路路基壓實及壓壓實標準變化與鐵路的情況一樣樣，為了提高公路路路基和路面的使使用壽命和使用性性能，需采用壓實實機械對路基和路路面進行認真碾壓壓，以提高路基土土、路面結構層和和路基路面的整體體強度，增加其穩(wěn)穩(wěn)定性，減小其在在行車作用下可能能產(chǎn)生的變形，以以及減小甚至避免免路面可能產(chǎn)生的的多種早期破壞現(xiàn)現(xiàn)象。3.2公路路基壓實及壓壓實標準變化50年代及以前，公路路路基施工中極少少采用人工壓實的的措施，主要依靠靠自然沉陷和行車車碾壓來提高路基基的密實度、強度度和穩(wěn)定性。80年代以前，由于路路面等級不高，交交通量較小，無重重型車輛通行，路路基的壓實度以輕輕型擊實試驗為標標準。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和和交通量的增加，，以及大型重載車車輛的使用，從1982年開始，在新建和和改建一、二級公公路的工程中，以以及在稍后的高速速公路工程建設中中，普遍采用了重重型壓實標準。3.2公路路基壓實及壓壓實標準變化近二十幾年，尤其其是近十年來我國國公路壓實與壓實實標準發(fā)展變化有有以下主要技術特特點：1）在檢測指標方面面，較早就采用由壓壓密指標和強度指指標組成的雙指標標體系，其中，一一般填料由壓實系系數(shù)和CBR值組成，無機結合合料類由壓實系數(shù)數(shù)和無側(cè)限抗壓強強度組成。3.2公路路基壓實及壓壓實標準變化2）在壓實標準方面面，壓實系數(shù)較早就就開始采用重型擊擊實試驗，壓實標標準隨公路等級而而逐漸提高，相同同等級公路的壓實實系數(shù)提高明顯，，而填料最小CBR值基本未變化，無無側(cè)限抗壓強度qu控制值隨結合料類類型有變化。3.2公路路基壓實及壓壓實標準變化3）在技術思想方面面，物理性質(zhì)檢測主主要用于現(xiàn)場壓實實密度檢測，力學學性質(zhì)測試主要用用于實驗室填料選選擇或結合料設計計；通過增加填料料壓實標準而不是是填料標準來實現(xiàn)現(xiàn)路基質(zhì)量的提高高；粗細粒土及級級配碎礫石等均具具擊實特性，普遍遍采用壓實系數(shù)指指標來表述密實程程度。3.3國外高速鐵路壓實實標準情況高平順性的線路是是高速鐵路的基本本特征之一。高平平順性的線路必然然要求具有高穩(wěn)定定性的路基作為基基礎。在高速鐵路路的建設中，如何實現(xiàn)路基土工工結構的高穩(wěn)定性性和長期耐久性是是一個重大的技術術難題。了解并掌握鐵路先先進國家高速鐵路路路基壓實及壓實實標準的基本情況況，特別是幾個高高速鐵路技術原創(chuàng)創(chuàng)國家的技術思想想，是實現(xiàn)建設一一流高速鐵路的基基礎。3.3國外高速鐵路壓實實標準情況通過幾十年的建設設發(fā)展和交流融合合，世界上高速鐵鐵路的主要國家已已基本建立了適合合各自國情和發(fā)展展狀況，各自獨立立和各具特點的路路基壓實與壓實標標準技術體系。3.3國外高速鐵路壓實實標準情況世界上幾個主要高高速鐵路國家路基基壓實與壓實標準準有以下主要技術術特點：1）在檢測指標方面面，以壓密指標和抗抗力指標組成的雙雙指標體系為主，，其中，日本由壓壓實系數(shù)和地基系系數(shù)組成，歐洲由由壓實系數(shù)和變形形模量組成。韓國國采用壓實系數(shù)單單指標控制。對于于基床以下路堤多多數(shù)國家也采用壓壓實系數(shù)單指標控控制。對于基床表表層，德國采用了了壓實系數(shù)、靜態(tài)態(tài)變形模量和動態(tài)態(tài)變形模量三指標標控制。對于細粒土或含細細粒的填料，日本本和德國均在控制制壓實系數(shù)的基礎礎上，增加了含氣氣率指標的控制。。3.3國外高速鐵路壓實實標準情況2）在壓實標準方面面，壓實系數(shù)以重型型擊實試驗標準為為主，使用輕型擊擊實試驗標準控制制的填料壓實程度度也與重型標準基基本一致。有碴與與無碴軌道路基比比較，日本在填料料和壓實標準兩方方面提高明顯，德德國僅在填料方面面有微小調(diào)整。德德、西、意等國十十分重視路堤下部部的壓實，路基由由上至下各結構層層的壓實標準變化化不大。法、韓等等國的有碴軌道路路基表層壓實密度度高，路基表層和和底層的壓實差異異較大。3.3國外高速鐵路壓實實標準情況3）在技術思想方面面，物理性質(zhì)檢測主主要用于現(xiàn)場各填填筑土層壓密程度度的檢測，力學性性質(zhì)測試則主要用用于基床結構層的的強度檢測。粗細細粒土及級配碎礫礫石等均具擊實特特性，普遍采用壓壓實系數(shù)指標來表表述密實程度（西西班牙用空隙率控控制砂礫土和塊石石土的密實程度））。日本更趨向依依靠通過提高填料料標準而不是壓實實標準來實現(xiàn)路基基質(zhì)量的提高，歐歐洲國家正好相反反。3.4高速鐵路壓實標準準思考對國內(nèi)外鐵路和公公路壓實標準的發(fā)