DCP 和長桿貫入儀在粉砂土路基檢測中的應用

陶向華，蔡迎春，鄭元勛，趙永威

(1．鄭州大學 水利與環(huán)境學院，河南 鄭州450001;2．河南中原高速公路股份有限公司，河南 鄭州450007)

0 引言

路基是道路的主體建筑，路基質量的好壞，直接關系到道路的使用壽命及服務質量，而科學快速的路基檢測方法是保證路基施工質量的關鍵［1-3］．目前國內外在黏性土路基對DCP 與土的彈性模量(E)、加承載比(CBR)、無限抗壓強度(UCS )、壓實度的相關性等方面做了大量的研究工作，但對粉砂土路基DCP、長桿貫入儀的測試結果與土的彈性模量(E)、加承載比(CBR)、無限抗壓強度(UCS )、壓實度的研究相對較少． 針對該現(xiàn)狀，有必要對現(xiàn)場DCP、長桿貫入儀、現(xiàn)場CBR 值之間的相關性展開研究，以便為DCP、長桿貫入儀快速檢測技術在粉砂土路基檢測中的應用與推廣提供技術支持［4-10］．筆者以鄭民高速公路開封段粉砂土路基為依托工程，進行現(xiàn)場DCP、長桿貫入儀、CBR 試驗，通過對測試數(shù)據(jù)結果研究分析，建立三者之間的關系，以達到用DCP、長桿貫入儀快速檢測技術對粉砂土路基進行質量控制．

1 現(xiàn)場試驗

1．1 現(xiàn)場試驗測試方法

1．1．1 DCP 的測試方法

(1)在現(xiàn)場選定試驗點位后，將DCP 放至測點位置．一人手扶儀器手柄，使探桿保持豎直．一人手提落錘至導向桿頂端，然后松開，使之成自由落體下落．

(2)讀取貫入深度． 每貫入約10 cm 讀一次數(shù)，記錄錘擊數(shù)和貫入量，mm．

(3)連續(xù)錘擊、測量． 直到需要的結構層厚度，取出貫入桿，完成一個點位的貫入測試．

1．1．2 長桿貫入儀的測試方法

(1)在現(xiàn)場選定試驗點位后，組裝長桿貫入儀各組件，擰緊螺栓．

(2)將貫入錐頭連接到安裝好的長桿貫入儀的貫入桿上，將錐頭對準要檢測的土表面，錐頭底面與土基頂面相平，同時確保貫入桿豎直，此時先測量下圓盤至土基頂面之間的高度并記錄．

(3)一人握住長桿貫入儀上部手柄，另一人提起擊錘到導桿頂端，隨后松手放下重錘，使其自由落下?lián)舸蛳虏康膿翦N墊，每當貫入桿入土10 cm 時，由第三個人記錄錘擊的次數(shù)．

(4)重復步驟3，只至貫入錐到達要求的貫入深度后，取出貫入桿，完成一個點位的貫入測試．

1．1．3 現(xiàn)場CBR 的測試方法

(1)將測點位置找平，用毛刷刷凈浮土．安裝測試設備．在貫入桿位置安放4 塊1．25 kg 的分開成半圓的承載版．

(2)為了與室內CBR 一致，試驗貫入前，先在貫入桿上施加45 N 荷載調零后再測試．

(3)啟動千斤頂，使貫入桿以1 mm/min 的速度壓入土基，相應于貫入量為0．5 mm，1．0 mm，1．5 mm，2．0 mm，2．5 mm，3．0 mm，4．0 mm，5．0 mm，6．5 mm 時，分別記錄測力計讀數(shù)．

(4)卸除荷載，移去測定裝置．

1．1．4 平行試驗點位布置

根據(jù)施工現(xiàn)場情況，在進行路基現(xiàn)場試驗時，在鄭民高速公路k35 +100—k37 +50 路基的試驗段內每50 m 選一試驗點，開展DCP、CBR、長桿貫入儀平行試驗．試驗點位置要便于開展現(xiàn)場檢測工作，填土應具有較好的均勻性，為準確建立DCP、CBR、長桿貫入儀之間的關系提供有力保證．為了建立DCP、CBR、長桿貫入儀之間的關系，需要在每個試驗點處開展DCP、CBR、長桿貫入儀平行試驗．由于DCP 和長桿貫入儀均屬于破壞性試驗，會擾動壓實后的土基，為了不影響CBR 檢測數(shù)據(jù)的真實性，因此上述平行試驗不能在同一位置進行，并且在每個試驗點處首先進行現(xiàn)場CBR 試驗，然后分別在CBR 試驗點位置左右兩側約50 cm 處進行DCP 和長桿貫入試驗．

2 試驗數(shù)據(jù)分析

2．1 現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)整理

在實驗進行中應嚴格按照相關操作規(guī)程進行，以最大可能的避免隨機誤差出現(xiàn)以至影響到實驗結果的準確性． 本次試驗對鄭民高速公路開封段粉砂土路基進行了大量點的DCP、長桿貫入儀、現(xiàn)場CBR 測試，實驗數(shù)據(jù)整理如表1 所示．

表1 試驗公路路基土DCP、長桿貫入儀、現(xiàn)場CBR 數(shù)據(jù)表Tab.1 The field test values of DCP，penetration test apparatus，CBR

2．2 路基土層厚的DCP、長桿貫入儀、現(xiàn)場CBR值關系

根據(jù)上表不同測試方法的實測結果，繪制了路基土層厚10 mm 和20 mm 的DCP-現(xiàn)場CBR值、長桿貫入-現(xiàn)場CBR 值、DCP-長桿貫入的關系曲線如圖1 ～6 所示，通過線性回歸分析，對DCP、長桿貫入、現(xiàn)場CBR 值三者之間的相關性進行了研究．

(1)通過回歸分析，從圖1 ～3 可以發(fā)現(xiàn)試驗路段粉砂土路基結構層厚度10 mm 范圍內DCP-現(xiàn)場CBR 值呈正相關關系，長桿貫入-現(xiàn)場CBR值、DCP-長桿貫入呈乘冪關系y =axb． DCP、長桿貫入、現(xiàn)場CBR 值三者間相關系數(shù)略低，在0．5 ～0．7 之間，其中長桿貫入Dd-現(xiàn)場CBR 值相關系數(shù)略高為0．679，這是由于被貫入土層的表面一般對貫入精度有影響且在表層深度約30 mm 以上處探桿不易穩(wěn)定．

圖1 路基土層厚10 mm log(CBR)-log(Dd)Fig．1 log(CBR)-log(Dd)(subgradesoil thickness is 10 mm)

圖2 路基土層厚10 mm 長桿貫入Dd-現(xiàn)場CBR 值Fig．2 CBR-Dd(subgrade soil thickness is 10 mm)

(2)從圖4 ～6 可以看出試驗路段粉砂土路基結構層厚度200 mm 范圍內DCP-現(xiàn)場CBR 值存在良好的線性關系y =a -bx，長桿貫入-現(xiàn)場CBR 值、DCP-長桿貫入呈良好的乘冪關系y =axb．DCP、長桿貫入、現(xiàn)場CBR 值三者之間呈良好的相關關系，相關系數(shù)均在0． 7 之上，特別是DCP-現(xiàn)場CBR 值、DCP-長桿貫入之間的相關系數(shù)絕對值均超過0．8．

圖3 路基土層厚100 mmDCP(Dd)-長桿貫入(Dd)Fig．3 DCP(Dd)-(Dd)(subgrade soil thickness is 10 cm)

圖4 路基土層厚200 mm log(CBR)-log(Dd)Fig．4 CBR-Dd(subgrade soil thickness is 20 cm)

圖5 路基土層厚200 mm 長桿貫入Dd-現(xiàn)場CBR 值Fig．5 Dd-CBR (subgrade soil thickness is 20 cm)

圖6 路基土層厚200 mmDCP(Dd)-長桿貫入(Dd)Fig．6 DCP(Dd)-(Dd)(subgrade soil thickness is 20 cm)

(3)結合結構層厚度100 mm 范圍內數(shù)據(jù)分析，說明DCP、長桿貫入、現(xiàn)場CBR 值三者之間相關性良好，DCP 和長桿貫入儀可以反映粉砂土路基的設計指標及施工指標，故采用DCP 和長桿貫入儀快速檢測技術對粉砂土路基進行質量控制是可行的．

3 結論

(1)基于試驗路段粉砂土路基的測試數(shù)據(jù)，現(xiàn)場DCP、長桿貫入儀、CBR 測試數(shù)據(jù)之間存在一定相關性，相對于100 mm 厚結構層厚度測試數(shù)據(jù)間的相關性，200 mm 厚結構層厚度路基的測試數(shù)據(jù)相關性較好，相關系數(shù)均在0．7 之上，特別是DCP-現(xiàn)場CBR 值、DCP-長桿貫入之間的相關系數(shù)絕對值均超過0．8．

(2)試驗結果表明，現(xiàn)場DCP、長桿貫入儀、CBR 測試數(shù)據(jù)之間存在一定相關性，因此可以將DCP、長桿貫入儀應用于粉砂土路基質量檢測中，為粉砂土路基質量檢測提供一種快速檢測方法，以保證粉砂土路基的施工質量．

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