高速铁路路基检测技术.ppt
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1、高速铁路路基检测技术高速铁路路基检测技术2024/3/182主要内容主要内容高速铁路路基检测必要性高速铁路路基检测必要性压实系数压实系数K孔隙率孔隙率n地基系数地基系数K30动态变形模量动态变形模量Evd静态变形模量静态变形模量Ev2施工过程中动态检测施工过程中动态检测(FDVK)2024/3/183高速铁路路基检测必要性高速铁路路基检测必要性一方面可以评价路基施工过程一方面可以评价路基施工过程中或竣工后路基的质量,检验中或竣工后路基的质量,检验路基是否达到了设计要求,验路基是否达到了设计要求,验证路基是否具有足够的强度能证路基是否具有足够的强度能够承受列车动荷载的作用,同够承受列车动荷载的作
2、用,同时又具备保证列车安全、舒适时又具备保证列车安全、舒适运行的合理刚度;运行的合理刚度;2024/3/184高速铁路路基检测必要性高速铁路路基检测必要性另一方面,可以了解施工过程另一方面,可以了解施工过程的质量情况,控制施工进度,的质量情况,控制施工进度,促进施工单位改进施工工艺,促进施工单位改进施工工艺,加强施工质量管理,保质保量加强施工质量管理,保质保量地完成施工任务。地完成施工任务。2024/3/185压实系数压实系数K环刀法环刀法灌水法灌水法灌砂法灌砂法气囊法气囊法核子湿度密度仪核子湿度密度仪铁路工程土工试验规程铁路工程土工试验规程(TB10102TB1010220042004)20
3、24/3/186孔隙率孔隙率n灌水法灌水法灌砂法灌砂法气囊法气囊法铁路工程土工试验规程铁路工程土工试验规程(TB10102TB1010220042004)2024/3/187K K3030平板载荷试验平板载荷试验铁路工程土工试验规程铁路工程土工试验规程(TB10102TB1010220042004)地基系数地基系数K K30302024/3/188 地基系数K30是日本和我国在铁路路基检测中常用的方法,是采用单循环荷载试验单循环荷载试验。用单位面积压力除以承压板相应的下沉量表示的(MPa/m),计算时选用的沉降量为0.125cm。以级配碎石或级配砂砾石的基床表层为前提的路堤结构,列车荷载产生的
4、道床压力,通过基床表层结构大致均匀地分布在路堤上部,作用范围比以往采用土质基床表层要大,从压力的传递程度及路堤堤身承受压力的情况看,采用直径为30cm的承压板试验确定路基填土的承载力密实度与列车荷载实际传递状况相接近,比以往的规定要合理。2024/3/189E Evd vd 动态平板载荷试验动态平板载荷试验铁路工程土工试验规程铁路工程土工试验规程(TB10102TB1010220042004)动态变形模量动态变形模量E Evd vd 2024/3/1810铁路工程土工试验规程铁路工程土工试验规程(TB10102TB1010220042004)标志着动态变形模量动态变形模量术语E Evd vd
5、符号正式在我国铁路规范中采用动态变形模量动态变形模量 E Evd vd 的定义的定义 动动态态变变形形模模量量E Evd vd(英英文文:dynamic dynamic modulus modulus of of deformationdeformation)是是指指土土体体在在一一定定大大小小的的竖竖向向冲冲击击力力F Fs s和和冲冲击时间击时间t ts s作用下抵抗变形能力的参数。作用下抵抗变形能力的参数。它由平板压力公式它由平板压力公式E Evd vd=1.5=1.5r r/s/s计算得出,计算得出,其中:其中:E Evdvd动态变形模量(动态变形模量(MPaMPa););r r 圆形
6、刚性荷载板的半径(圆形刚性荷载板的半径(mmmm););荷荷载载板板下下的的最最大大冲冲击击动动应应力力,它它是是通通过过在在刚刚性性基基础础上上,由由最最大大冲冲击击力力F Fs s=7.07=7.07KNKN且且冲冲击击时时间间t ts s=18=18msms时标定得到的,即时标定得到的,即 =0.1=0.1 MPa MPa;s s 实测荷载板下沉幅值(实测荷载板下沉幅值(mmmm););1.5 1.5 荷载板形状影响荷载板形状影响系数。系数。实测结果采用公式实测结果采用公式 E Evd vd=22.5=22.5/s/s 计算。计算。E Evdvd动态变形模量测试仪动态变形模量测试仪基本原
7、理基本原理 利利用用落落锤锤从从一一定定高高度度自自由由下下落落在在阻阻尼尼装装置置上上,产产生生的的瞬瞬间间冲冲击击荷荷载载,通通过过阻阻尼尼装装置置及及传传力力系系统统传传递递给给直直径径300mm的的承承载载板板,在在承承载载板板下下面面(即即测测试试面面)产产生生的的动动应应力力,使使承承载载板板发发生生沉沉陷陷s s 即即承承载载板板振振动动的的振振幅幅,由由沉沉陷陷测测定定仪仪采采集集记记录录下下来来。沉沉陷陷值值s s 越越大大,则则被被测测点点的的承载力越小;反之,越大。承载力越小;反之,越大。承载板落锤阻尼装置传感器路基面2024/3/18131.脱钩装置;2.落锤;3.导向
8、杆4.阻尼装置;5.荷载板;.6.沉陷测定仪E Evd vd 动态变形模量测试仪动态变形模量测试仪 20 20多年的发展历史多年的发展历史2024/3/1815动态变形模量动态变形模量E Evdvd是德国九十年代开始采用的是德国九十年代开始采用的新型路基压实质量标准,从研究开发至今已新型路基压实质量标准,从研究开发至今已有近二十年的历史。有近二十年的历史。动态变形模量动态变形模量E Evdvd标准首先应用于道路建设、标准首先应用于道路建设、路面垫层、管道和电缆沟槽、渠道、基础回路面垫层、管道和电缆沟槽、渠道、基础回填等工程。填等工程。19971997年年2 2月德国颁布执行的月德国颁布执行的德
9、国铁路建设轻德国铁路建设轻型落锤仪使用规定型落锤仪使用规定(NGT39NGT39)标志着)标志着动态变动态变形模量形模量E Evdvd标准开始在铁路工程中正式采用。标准开始在铁路工程中正式采用。关于关于国外国外EvdEvd发展情况的说明:发展情况的说明:2024/3/1816动态变形模量动态变形模量E Evdvd 标准的最大特点是能够标准的最大特点是能够反映列车在高速运行时产生的动应力对路反映列车在高速运行时产生的动应力对路基的真实作用状况。基的真实作用状况。19991999年年1212月月2020日颁布执行的德国铁路规范日颁布执行的德国铁路规范DS836DS836.0501.0501中,按路
10、基结构形式、设计速中,按路基结构形式、设计速度、填土种类、工程部位的不同,明确规度、填土种类、工程部位的不同,明确规定了各种情况下的定了各种情况下的动态变形模量动态变形模量E Evdvd的设计的设计标准值,其中,设计速度标准值,其中,设计速度300km/h300km/h的高速的高速铁路路基基床表层的铁路路基基床表层的E Evdvd设计标准为设计标准为50MPa50MPa。关于关于国外国外EvdEvd发展情况的说明:发展情况的说明:2024/3/18172024/3/18182024/3/18192024/3/18202024/3/18212024/3/1822国际上广泛采用的是国际上广泛采用的
11、是德国德国HMPHMP公司公司生产的生产的LFGLFG型型EvdEvd动态变形模量测试仪动态变形模量测试仪,亦称,亦称“轻轻型落锤仪型落锤仪”(LFGLFG是是“轻型落锤仪轻型落锤仪”的德文的德文缩写),该仪器从开发应用至今己有缩写),该仪器从开发应用至今己有2020多多年的历史,仪器的性能、质量、功能以及年的历史,仪器的性能、质量、功能以及软件已相当完善,居国际领先地位。软件已相当完善,居国际领先地位。德国德国LFGLFG型型EvdEvd动态变形模量测试仪动态变形模量测试仪在我国在我国有有2020多台多台已用于已用于秦沈客运专线秦沈客运专线、新长线新长线、宁启线宁启线、渝怀线渝怀线、京沪高速
12、铁路昆山试验京沪高速铁路昆山试验段段、胶济线胶济线、武九线武九线、郑徐线郑徐线、滨洲线滨洲线、浙赣线浙赣线、宜万线宜万线、津浦线津浦线、大秦线大秦线等新线等新线和既有线的建设与改造中。和既有线的建设与改造中。关于关于国外国外EvdEvd发展情况的说明:发展情况的说明:2024/3/1823关于关于国内国内EvdEvd研究情况的说明:研究情况的说明:1999年铁道部立项的科技研究开发计划项目“秦沈客运专线路基关键技术研究(D)施工质量监控测试仪器的研制(合同编号99G13)”由石家庄铁道学院、铁道建筑研究设计院、铁道部科学研究院三家分别研制出三套不同的路基施工质量检测仪器样机:2024/3/18
13、24关于关于国内国内EvdEvd研究情况的说明:研究情况的说明:石家庄铁道学院 路基施工质量监控仪铁道建筑研究设计院 动态变形模量测试仪铁道部科学研究院 路基动刚度仪2024/3/1825关于关于国内国内EvdEvd研究情况的说明:研究情况的说明:经过了3年的研究,作为科研课题,于2002年3月通过了铁道部科技成果鉴定。三台样机从设计原理、测试参数和结构构造上都截然不同:2024/3/1826关于关于国内国内EvdEvd研究情况的说明:研究情况的说明:石家庄铁道学院路基施工质量监控仪检测的是波速VR;铁道建筑研究设计院动态变形模量测试仪检测的是动态变形模量Evd,原理与德国的LFGLFG型Ev
14、dEvd动态变形模量测试仪相同;2024/3/1827关于关于国内国内EvdEvd研究情况的说明:研究情况的说明:铁道部科学研究院路基动刚度仪名义上检测的是动刚度,但实际上的测试参数的定义和符号均没有明确提出,外型上虽然与动态变形模量测试仪相似,而实际上设计原理有本质的区别。它只是简单地把动应力和动位移的比值作为它的检测参数,但按该样机实际测出的动应力并不是真实的动应力和动位移。2024/3/1828关于关于国内国内EvdEvd研究情况的说明:研究情况的说明:目前,三台样机均还没有国产化产品,其原因是:石家庄铁道学院研制的路基施工质量监控仪所测的波速VR、铁道部科学研究院研制的路基动刚度仪所测
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