土基回彈模量試驗(yàn)研究

韓小林

(廣州地質(zhì)勘察基礎(chǔ)工程公司，廣東廣州 510075)

0 引言

根據(jù)《廣州白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)三跑道工程巖土工程詳細(xì)勘察要求》，開(kāi)展本次廣州白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)三跑道工程土基回彈模量試驗(yàn)工作。目的是測(cè)定廣州白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)三跑道工程的土基回彈模量。

廣州白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)三跑道工程位于廣州市白云區(qū)人和鎮(zhèn)至花都市花山鎮(zhèn)之間，地勢(shì)平坦。跑道近南北走向，長(zhǎng)3 800 m。這次土基回彈模量在第三跑道中心線上共布置3組;每組3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，共9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。各組試驗(yàn)點(diǎn)的分布位置見(jiàn)圖1。于2010年12月5日開(kāi)始本次原位試驗(yàn)工作，各項(xiàng)試驗(yàn)在地面以下-0．50 m～-0．70 m原狀粉質(zhì)粘土上進(jìn)行。試驗(yàn)項(xiàng)目:土基回彈模量試驗(yàn)。本次原位試驗(yàn)工作于2010年12月19日完成。實(shí)際完成3組試驗(yàn)，每組3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，共完成9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的原位回彈模量試驗(yàn)。

圖1 壓重平臺(tái)反力裝置示意圖

1 試驗(yàn)裝置、方法和標(biāo)準(zhǔn)

1．1 試驗(yàn)裝置

土基回彈模量的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試裝置采用壓重平臺(tái)反力裝置(見(jiàn)圖1)。用大于1．2倍預(yù)定最大試驗(yàn)荷載的荷重作為反力荷載，并在試驗(yàn)開(kāi)始前一次性加上平臺(tái)。試驗(yàn)時(shí)采用油壓千斤頂分級(jí)加載，在底層承載板對(duì)稱裝設(shè)2個(gè)～3個(gè)量程為50 mm的百分表測(cè)量承載板的沉降量和回彈變形值。千斤頂、壓力表和百分表均經(jīng)計(jì)量校準(zhǔn)或檢定，且均在有效期內(nèi)，試驗(yàn)儀器設(shè)備性能符合規(guī)范規(guī)定要求。

回彈模量試驗(yàn)的承載板用厚25 mm，直徑為300 mm的圓鋼板。反應(yīng)模量試驗(yàn)、平板載荷試驗(yàn)底層承載板用厚25mm，直徑為750 mm的圓鋼板;在其上再疊加直徑為500 mm～600 mm，厚25 mm的鋼板1塊～2塊。

1．2 試驗(yàn)方法

1)試驗(yàn)基坑。

在經(jīng)測(cè)量精確定出的各測(cè)點(diǎn)位置上開(kāi)挖試驗(yàn)基坑，基坑寬為3 m～5m，長(zhǎng)為5m，深度為0．50m～0．70m。一般挖入原狀粉質(zhì)粘土層0．20 m～0．30 m，保持其原狀結(jié)構(gòu)和天然濕度。在基坑中間放置承載板的位置用鏟或刮刀鏟至水平，以便平穩(wěn)放置承載板。

2)回彈模量試驗(yàn)方法。

回彈模量試驗(yàn)的承壓板用圓形厚鋼板，直徑為0．30 m，承壓板面積約為0．071 m2。在已鏟至水平狀的土基表面均勻鋪細(xì)砂少許并刮平，然后安裝承載板，將承載板旋轉(zhuǎn)一周或左右轉(zhuǎn)動(dòng)，使之緊貼土基表面，并用水平尺校正，使承載板置于水平狀態(tài)。同時(shí)用垂球檢查承載板中心是否對(duì)準(zhǔn)平臺(tái)荷載的重心，接著安置千斤頂，設(shè)置基準(zhǔn)樁和基準(zhǔn)梁，最后在承載板上安裝2個(gè)百分表。

開(kāi)始加載測(cè)試時(shí)，先預(yù)壓至 0．03 MPa～0．05 MPa，穩(wěn)壓1 min，使承載板與土基緊密接觸。然后放松千斤頂油閥卸載至零;調(diào)表對(duì)零后，即可開(kāi)始加載試驗(yàn)。試驗(yàn)采用逐級(jí)加載卸載法。加卸載分級(jí)為:0→0．02 MPa→0;0→0．04 MPa→0;0→0．06 MPa→0;0→0．08 MPa→0;0→0．10 MPa→0;0→0．15 MPa→0;0→0．20 MPa→0。當(dāng)回彈變形量大于1．00 mm 或加載至0．20 MPa時(shí)，即可結(jié)束試驗(yàn)。

1．3 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

回彈模量試驗(yàn)按照中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JTJ 095-95公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程中8．3承載板測(cè)定土基回彈模量試驗(yàn)方法(T 0943-95)進(jìn)行。

2 工程地質(zhì)概況

本次9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的試驗(yàn)面標(biāo)高為地面以下-0．50m～-0．70 m。試驗(yàn)土層為土黃色～黃褐色粉質(zhì)粘土，可塑狀。

3 試驗(yàn)結(jié)果

各試驗(yàn)點(diǎn)的回彈模量試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

土基的回彈模量計(jì)算。

1)各級(jí)荷載下的土基回彈模量Ei值，按下式計(jì)算:

其中，Ei為相應(yīng)于各級(jí)荷載下的土基回彈模量，MPa;μ為土的泊松比，粉質(zhì)粘土取μ=0．38;d為承載板直徑，d=30 cm;pi為承載板單位面積壓力，MPa;Li為相對(duì)于荷載pi時(shí)的回彈變形值，cm。

2)各試驗(yàn)點(diǎn)的土基回彈模量E值，取0．1 MPa以內(nèi)的pi與Li值用線性歸納法按下式計(jì)算:

其中，E為土基的回彈模量，MPa;∑Li為0．1 MPa以內(nèi)的各級(jí)實(shí)測(cè)回彈變形值之和，cm;∑pi為對(duì)應(yīng)于Li的各級(jí)單位面積壓力之和，MPa。

根據(jù)式(2)計(jì)算得出本次9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的E0值，見(jiàn)表1。

表1 土基回彈模量試驗(yàn)結(jié)果匯總表

由表1可見(jiàn)，可塑狀，土黃色～黃褐色粉質(zhì)粘土的回彈模量E值變化范圍在32．85 MPa～45．45 MPa之間，回彈模量E的平均值為 38．78 MPa。

4 結(jié)語(yǔ)

1)通過(guò)試驗(yàn)可知，粉質(zhì)粘土回彈模量 E值變化范圍在32．85 MPa～45．45 MPa 之間，E0的平均值為 38．78 MPa，以后在同類工程設(shè)計(jì)中，如果沒(méi)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)，該范圍值可作為該地區(qū)該土層回彈模量的參考值。

2)本文詳細(xì)介紹了土基回彈模量試驗(yàn)裝置、方法、標(biāo)準(zhǔn)，為今后同類型試驗(yàn)開(kāi)展提供了相應(yīng)的參考和指導(dǎo)。