K30地基系数的发展及应用
时间：2010-06-28 阅读：872
K30地基系数的发展及应用 （三思 alice ）
1、地基系数K30检测
路基压实质量控制的目的是对路基的承载能力和沉降变形进行控制，保持线路稳定与平顺，保证列车能安全、舒适、高速运行，而控制和检测压实质量的标准、方法和设备，则是保证压实质量的途径和措施。
平板载荷试验被广泛地应用于铁路、公路、机场和其他工业与民用建筑工程的地基检测中。作为一种强度及变形指标，地基系数能够直观地表征路基刚度和承载能力。
中国自大秦重载铁路修建开始，引入地基系数K值作为路基填料压实质量的检测控制指标，在铁路路基施工方面得到推广应用。K30平板载荷试验是一种检测路基压实质量有效的施工现场试验方法。目前，地基系数K已成为现行新建铁路控制基床和路堤填料压实质量的主要指标之一。
本章内容主要包括K30的概念与发展、试验的适用条件和要求、试验仪器和试验方法，试验结果计算和试验仪器校验方法。
1.1概念与发展
1.1.1 地基系数K30的概念
地基系数K“是表示土体表面在平面压力作用下产生的可压缩性的大小。它是用直径为300mm的刚性承载板进行静压平板载荷试验，取次加载测得的应力——位移（q--s）曲线上s为1.25mm时所对应的荷载Qs，按K30＝Qs／1.25计算得出，单位是MPa／m。
试验采用的承载板面积不尽相同，通常采用直径750mm或762mi'il的圆形载荷板。使用的载荷板直径不同，测得的地基系数也不同，一般以载荷板直径加注说明。例如，载荷板直径分别为30111HI，600mm，750mm的地基系数分别以K30，K60，K75表示。因此，Ka30是地基系数的一种。日本为了试验的省力和操作亡的方便，使用300mm直径荷载板，并取K30作为标准值，使用其他直径载荷板测定的地基系数，可按相关公式换算为标准K30值。
1.1.2 K30平板载荷试验的发展
从20世纪30年代开始，美国提出压实度指标，即压实系数K、相对密度D，或孔隙率n，至今仍然作为世界各国路基设计及施工控制的土的压实质量标准。虽然压实度为参数的路基压实质量标准具有击实试验指导现场施工、现场检测简便等优点，但是，对于高速铁路或其他对强度指标要求严格的情况，仅靠压实度参数来反映填土的压实质量是有其局限性的。
为了保证路基填土的强度指标，20世纪70～80年代，许多国家开始用强度及变形指标作为路基填土质量控制参数，即所谓的抗力检测法。其中包括美国的CBR（加州承载比值）标准，德国、法国、奥地利和瑞士等国家的静态变形模量EV2标准，日本的地基系数K30标准等。可见，采用强度及变形参数作为控制指标是路基质量标准的一大进步。
中国铁路系统自1985年大秦线施工引入Ks。平板载荷试验以来，在铁路建设中已经逐步推广应用。从K30在中国铁路系统应用的情况来看，无论是仪器设备、试验方法，还是设计标准均已趋于成熟。地基系数K30已成为新线铁路控制基床和路堤填料压实质量的主要指标之一，并已正式列入《铁路路基工程质量检验评定标准》（TB10414—2003）和《铁路路基设计规范》（TB10001—2005）。K30平板载荷试验作为一种强度及变形指标，能够直观地表征路基刚度和承载能力。中国参照日本《公路的平板载荷试验方法》（JISA1215--1995年修订版）和德国的《平板载荷试验》（DIN18134--1993年修订版），并吸收近年来的科研成果和施工经验，同时针对实际应用中存在的问题，制订了K30平板载荷试验方法，该方法正式纳入《铁路工程土工试验规程》（TB10102—2004）。
1.2 K30平板载荷试验的适用条件和要求
对乎板载荷试验测试值大小的影响因素很多。包括填料的性质、级配，压实系数、含水率、碾压工艺、大干密度、佳含水量、试验操作方法及测试面子整度等。为了规范试验过程，提出了平板载荷试验的适用条件和要求。
1.2.1 测试对象的颗粒级配
K30平板载荷试验适用于粒径不大于载荷板直径1／4的各类土和土石混合填料。
由于K30的荷载板直径只有300mm。因此对所填路基土的颗粒粒径和级配有一定的限值，否则颗粒粒径过大，级配不均匀，K30的测试结果就会带来较大的误差，难以真实反映路基的压实情况。根据秦沈客运专线的经验，适用于均匀地基土（如粗、细粒土）的地基系数K30检测，对于拌和较均匀的级配碎石也是符合测试要求的，而对于颗粒不均匀的碎石土，其K30检测就难以得出准确可靠的测试结果。
1.2.2 有效测试深度
K30平板载荷试验的测试有效深度范围为400~500nlm。
由于K30平板载荷试验结果所反映的是压板下大约1.5倍压板直径深度范围内地基土性状，因此要想真实全面地反映更深土层的情况，尚需结合其他的检测手段进行综合评定。
1.2.3 含水量变化的影响
对于水分挥发快的均粒砂，表面结硬壳、软化，或因其他原因表层扰动的土，平板载荷试验应置于扰动带以下进行。
影响K30测试结果的因素很多，但含水量变化是造成K30测试结果偶然误差的主要因素，也就是说K30测试结果具有时效性。一般来说，控制在佳含水量附近施工，路基压实系数较高，路基质量好，基床表面刚度较大，K30测试结果较高。但是由于受季节及天气气温变化的影响，其水分的蒸发程度不同，含水量差别较大，因而含水量为一变量。实践证明，碾压完毕后，路基含水量高时，K30测试结果就小；含水量低时，K30测试结果就大。由于击实土处于不饱和状态，含水量对其力学性质的影响很大，这就造成K30测试结果因含水量变化而离散性大、重复性差，为此，现场测试应消除土体含水量变化的影响。