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K30地基系數的發展及應用 （杭州）
閱讀：3880 發布時間：2010-8-6
K30地基系數的發展及應用 （杭州 ）
1、地基系數K30檢測
路基壓實質量控制的目的是對路基的承載能力和沉降變形進行控制，保持線路穩定與平順，保證列車能安全、舒適、高速運行，而控制和檢測壓實質量的標準、方法和設備，則是保證壓實質量的途徑和措施。
平板載荷試驗被廣泛地應用于鐵路、公路、機場和其他工業與民用建筑工程的地基檢測中。作為一種強度及變形指標，地基系數能夠直觀地表征路基剛度和承載能力。
中國自大秦重載鐵路修建開始，引入地基系數K值作為路基填料壓實質量的檢測控制指標，在鐵路路基施工方面得到推廣應用。K30平板載荷試驗是一種檢測路基壓實質量有效的施工現場試驗方法。目前，地基系數K已成為現行新建鐵路控制基床和路堤填料壓實質量的主要指標之一。
本章內容主要包括K30的概念與發展、試驗的適用條件和要求、試驗儀器和試驗方法，試驗結果計算和試驗儀器校驗方法。
1.1概念與發展
1.1.1 地基系數K30的概念
地基系數K“是表示土體表面在平面壓力作用下產生的可壓縮性的大小。它是用直徑為300mm的剛性承載板進行靜壓平板載荷試驗，取*次加載測得的應力——位移（q--s）曲線上s為1.25mm時所對應的荷載Qs，按K30＝Qs／1.25計算得出，單位是MPa／m。
試驗采用的承載板面積不盡相同，通常采用直徑750mm或762mi'il的圓形載荷板。使用的載荷板直徑不同，測得的地基系數也不同，一般以載荷板直徑加注說明。例如，載荷板直徑分別為30111HI，600mm，750mm的地基系數分別以K30，K60，K75表示。因此，Ka30是地基系數的一種。日本為了試驗的省力和操作亡的方便，使用300mm直徑荷載板，并取K30作為標準值，使用其他直徑載荷板測定的地基系數，可按相關公式換算為標準K30值。
1.1.2 K30平板載荷試驗的發展
從20世紀30年代開始，美國提出壓實度指標，即壓實系數K、相對密度D，或孔隙率n，至今仍然作為世界各國路基設計及施工控制的土的壓實質量標準。雖然壓實度為參數的路基壓實質量標準具有擊實試驗指導現場施工、現場檢測簡便等優點，但是，對于高速鐵路或其他對強度指標要求嚴格的情況，僅靠壓實度參數來反映填土的壓實質量是有其局限性的。
為了保證路基填土的強度指標，20世紀70～80年代，許多國家開始用強度及變形指標作為路基填土質量控制參數，即所謂的抗力檢測法。其中包括美國的CBR（加州承載比值）標準，德國、法國、奧地利和瑞士等國家的靜態變形模量EV2標準，日本的地基系數K30標準等。可見，采用強度及變形參數作為控制指標是路基質量標準的一大進步。
中國鐵路系統自1985年大秦線施工引入Ks。平板載荷試驗以來，在鐵路建設中已經逐步推廣應用。從K30在中國鐵路系統應用的情況來看，無論是儀器設備、試驗方法，還是設計標準均已趨于成熟。地基系數K30已成為新線鐵路控制基床和路堤填料壓實質量的主要指標之一，并已正式列入《鐵路路基工程質量檢驗評定標準》（TB10414—2003）和《鐵路路基設計規范》（TB10001—2005）。K30平板載荷試驗作為一種強度及變形指標，能夠直觀地表征路基剛度和承載能力。中國參照日本《公路的平板載荷試驗方法》（JISA1215--1995年修訂版）和德國的《平板載荷試驗》（DIN18134--1993年修訂版），并吸收近年來的科研成果和施工經驗，同時針對實際應用中存在的問題，制訂了K30平板載荷試驗方法，該方法正式納入《鐵路工程土工試驗規程》（TB10102—2004）。
1.2 K30平板載荷試驗的適用條件和要求
對乎板載荷試驗測試值大小的影響因素很多。包括填料的性質、級配，壓實系數、含水率、碾壓工藝、大干密度、佳含水量、試驗操作方法及測試面子整度等。為了規范試驗過程，提出了平板載荷試驗的適用條件和要求。
1.2.1 測試對象的顆粒級配
K30平板載荷試驗適用于粒徑不大于載荷板直徑1／4的各類土和土石混合填料。
由于K30的荷載板直徑只有300mm。因此對所填路基土的顆粒粒徑和級配有一定的限值，否則顆粒粒徑過大，級配不均勻，K30的測試結果就會帶來較大的誤差，難以真實反映路基的壓實情況。根據秦沈客運專線的經驗，適用于均勻地基土（如粗、細粒土）的地基系數K30檢測，對于拌和較均勻的級配碎石也是符合測試要求的，而對于顆粒不均勻的碎石土，其K30檢測就難以得出準確可靠的測試結果。
1.2.2 有效測試深度
K30平板載荷試驗的測試有效深度范圍為400~500nlm。
由于K30平板載荷試驗結果所反映的是壓板下大約1.5倍壓板直徑深度范圍內地基土性狀，因此要想真實全面地反映更深土層的情況，尚需結合其他的檢測手段進行綜合評定。
1.2.3 含水量變化的影響
對于水分揮發快的均粒砂，表面結硬殼、軟化，或因其他原因表層擾動的土，平板載荷試驗應置于擾動帶以下進行。
影響K30測試結果的因素很多，但含水量變化是造成K30測試結果偶然誤差的主要因素，也就是說K30測試結果具有時效性。一般來說，控制在佳含水量附近施工，路基壓實系數較高，路基質量好，基床表面剛度較大，K30測試結果較高。但是由于受季節及天氣氣溫變化的影響，其水分的蒸發程度不同，含水量差別較大，因而含水量為一變量。實踐證明，碾壓完畢后，路基含水量高時，K30測試結果就小；含水量低時，K30測試結果就大。由于擊實土處于不飽和狀態，含水量對其力學性質的影響很大，這就造成K30測試結果因含水量變化而離散性大、重復性差，為此，現場測試應消除土體含水量變化的影響。
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