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落球儀測試土質(zhì)路基模量方法
關(guān)鍵字: 落球儀測試土質(zhì)路基模量方法 日期: 2020-5-10 8:33:47 點(diǎn)擊 10765 次
落球儀測試土質(zhì)路基模量方法

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JTG 3450—2019《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》---- 7 承載能力

落球儀測試土質(zhì)路基模量方法

 
JTG 3450—2019《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》中T 0946-2019落球儀測試土質(zhì)路基模量方法
 
1 適用范圍
1.1 本方法適用于落球儀快速測試粘土、粉土、砂石土、礫石土土質(zhì)路基的壓縮模量和回彈模量。
1.2 本方法不適用于最大粒徑超過100mm 的土質(zhì)路基模量測試。
2 儀具與材料技術(shù)要求
2.1 落球儀由碰撞裝置、信號(hào)采集裝置、測試及解析軟件等組成,其最大影響深度為250mm,結(jié)構(gòu)與形狀如圖T0946-1 所示,主要技術(shù)要求如下:
(1)碰撞裝置:由球冠、把手構(gòu)成,材質(zhì)采用不銹鋼,退火硬度不大于235HB,淬火回火硬度不小于192HB。球冠曲率半徑為(120±5)mm,當(dāng)球冠表面有凹凸不平時(shí),應(yīng)更換,球冠質(zhì)量為(19.1±0.2)kg,把手質(zhì)量應(yīng)小于1.3 kg。
(2)信號(hào)采集裝置:采用加速度傳感器,該加速度傳感器安裝在碰撞球冠中,可記錄下落體與結(jié)構(gòu)對象發(fā)生碰撞時(shí)的加速度變化過程。其中:
①系統(tǒng)應(yīng)具有預(yù)觸發(fā)機(jī)能;
②信號(hào)增益應(yīng)可調(diào),以適應(yīng)不同強(qiáng)度的土體;
③A/D 卡的采樣間隔不應(yīng)長于2us,分辨率不應(yīng)低于16Bit。
(3)測試及解析軟件:能夠記錄、保存測試數(shù)據(jù),具備濾波功能并能夠自動(dòng)分析各測試參數(shù)。
2.2 其他:卷尺、限位支架、安裝工具。
3 方法與步驟
3.1 準(zhǔn)備工作
3.1.1 選擇測試區(qū)域,在測試區(qū)域做好標(biāo)記并編號(hào),每車道可(10-20)m 設(shè)一測區(qū),測區(qū)還應(yīng)滿足以下條件:
(1)表面無明顯積水或潮濕現(xiàn)象,無明顯碎石等雜物,表面填筑材料較為均勻。
(2)土基面坡度小于10°。
(3)附近無影響測試的施工作業(yè)、磁場、靜電等。
3.1.2 每個(gè)測區(qū)至少包含7個(gè)測點(diǎn),各測點(diǎn)間間距應(yīng)大于500mm,并避開明顯的大粒徑填料。
3.1.3 連接并調(diào)試好儀器設(shè)備。
3.1.4 設(shè)定球冠的質(zhì)量、曲率半徑、模量、泊松比及其下落高度,并根據(jù)測試路段的材料種
類,依據(jù)表T 0946-1 選取合適的泊松比(us)和修正系數(shù)(κ)。
表T 0946-1 各材料泊松比及修正系數(shù)
材料
礫石土
砂土
粉土
粘土
泊松比
0.20
0.30
0.35
0.40
修正系數(shù)κ
0.66
0.85
0.90
1.00
3.2 測試步驟
(1)將落球儀放至測點(diǎn)區(qū)域,調(diào)節(jié)限位支架以保證球冠底部距測點(diǎn)表面的距離為0.5m。若不采用限位支架,則應(yīng)用直尺量測球冠底部距測點(diǎn)表面的高度,并保證其為0.5m。
(2)手扶把手垂直提升至限定位置,松開把手,讓球冠做自由落體,并與測試面碰撞,設(shè)備自動(dòng)采集并輸出該測點(diǎn)的壓縮或回彈模量????。
(3)有效測點(diǎn)的測試波形應(yīng)近似為半個(gè)正弦波,如果波形噪聲太大(如毛刺太多),可在測點(diǎn)鋪一層報(bào)紙或塑料薄膜,以減少土體材料與球冠的摩擦靜電。
(4)確認(rèn)測點(diǎn)數(shù)據(jù)有效后,保存采集數(shù)據(jù)。每個(gè)測點(diǎn)只能測試1 次,在同一位置不能重復(fù)測試。
4 數(shù)據(jù)處理
4.1 按式(T 0946-1)計(jì)算每個(gè)測區(qū)的模量??。
5 報(bào)告
本方法應(yīng)報(bào)告以下技術(shù)內(nèi)容:
(1)測試路段信息(樁號(hào)、材料種類等)。
(2)模量。
 
條文說明
 
  彈性模量可根據(jù)測試碰撞體與路基碰撞時(shí)的加速度~時(shí)間過程,通過Hertz 接觸理論計(jì)算得到。該碰撞過程可分離為壓縮過程和回彈過程,因此可以分別計(jì)算出壓縮時(shí)和回彈時(shí)的彈性模量。對于碾壓后的路基材料,由于反復(fù)加載、卸載,其壓縮過程和回彈過程的時(shí)間差異相對較小,所以本方法中回彈模量的計(jì)算直接采用整個(gè)碰撞接觸時(shí)間。各測點(diǎn)的回彈模量及壓縮模量分別按式(T 0946-2)和式(T 0946-3)進(jìn)行計(jì)算:
——材料修正系數(shù),見表T 0946-1;
——路基材料的泊松比,見表T 0946-1;
——(不銹鋼)泊松比,取0.3;
——碰撞體的質(zhì)量(kg),取19.1kg;
——碰撞體材料(不銹鋼)的變形模量(MPa),取200×103MPa;
——碰撞接觸時(shí)間(s);
Tcc——碰撞壓縮過程時(shí)間(s);
——自由下落球體的曲率半徑(m),為0.12m;
——自由下落球體與被碰撞對像碰撞時(shí)的速度(m/s): ,其中: m/s2;
——球體的下落高度(m),為0.5m 時(shí), =3.10m/s。
  由于路基材料為巖土類材料,具有較強(qiáng)的非線性和不均勻性。因此,不同的測試方法往往得到不同的結(jié)果。根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)影響落球測試結(jié)果的主要因素有材料的粒徑以及級(jí)配。與承載板試驗(yàn)相比,落球測試的結(jié)果一般偏大,而且粒徑越大的材料,其偏差程度往往也越高。編寫組根據(jù)國內(nèi)外50 余個(gè)工程、項(xiàng)目的測試數(shù)據(jù),給出了表T 0946-1 的數(shù)值。下圖是經(jīng)修正后的落球~承載板試驗(yàn)對比驗(yàn)證結(jié)果,可以看出:
(1)落球測試結(jié)果平均約有8%的低估,這是考慮到誤差偏安全方面;
(2)相關(guān)系數(shù)為0.957,表明相關(guān)性良好。
同時(shí),在山西的忻州、晉中,浙江的杭州、河南洛陽、湖北襄陽以及重慶等地的十余條公路上進(jìn)行了落球與貝克曼梁彎沉試驗(yàn)的對比,結(jié)果表明:
(1)在大多數(shù)情況下,落球測試得到的回彈模量與貝克曼梁彎沉推算得到的回彈模量,在均值、
趨勢等方面基本一致;
(2)由于落球測試的深度范圍要淺于貝克曼梁彎沉,因此落球測試受材料表面影響較大。當(dāng)表面濕潤時(shí),落球測試的回彈模量結(jié)果明顯偏小,而在有重車反復(fù)過往的路段時(shí),落球測試結(jié)果則明顯偏大。落球儀測值與巖土材料動(dòng)態(tài)模量也有較好的相關(guān)性,可以根據(jù)使用需求,參照本規(guī)程附錄C的規(guī)定,與動(dòng)態(tài)模量進(jìn)行相關(guān)性試驗(yàn),得到落球儀測值與動(dòng)態(tài)模量的轉(zhuǎn)換關(guān)系。
 
如果您對落球儀測試土質(zhì)路基模量方法感興趣,想了解更詳細(xì)的產(chǎn)品信息,請與銷售部聯(lián)系:13905696738
 
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