土基回彈模量試驗研究

韓小林

(廣州地質勘察基礎工程公司，廣東廣州 510075)

0 引言

根據(jù)《廣州白云國際機場三跑道工程巖土工程詳細勘察要求》，開展本次廣州白云國際機場三跑道工程土基回彈模量試驗工作。目的是測定廣州白云國際機場三跑道工程的土基回彈模量。

廣州白云國際機場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，地勢平坦。跑道近南北走向，長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個試驗點，共9個試驗點。各組試驗點的分布位置見圖1。于2010年12月5日開始本次原位試驗工作，各項試驗在地面以下-0．50 m～-0．70 m原狀粉質粘土上進行。試驗項目:土基回彈模量試驗。本次原位試驗工作于2010年12月19日完成。實際完成3組試驗，每組3個試驗點，共完成9個試驗點的原位回彈模量試驗。

圖1 壓重平臺反力裝置示意圖

1 試驗裝置、方法和標準

1．1 試驗裝置

土基回彈模量的現(xiàn)場測試裝置采用壓重平臺反力裝置(見圖1)。用大于1．2倍預定最大試驗荷載的荷重作為反力荷載，并在試驗開始前一次性加上平臺。試驗時采用油壓千斤頂分級加載，在底層承載板對稱裝設2個～3個量程為50 mm的百分表測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計量校準或檢定，且均在有效期內，試驗儀器設備性能符合規(guī)范規(guī)定要求。

回彈模量試驗的承載板用厚25 mm，直徑為300 mm的圓鋼板。反應模量試驗、平板載荷試驗底層承載板用厚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 試驗方法

1)試驗基坑。

在經測量精確定出的各測點位置上開挖試驗基坑，基坑寬為3 m～5m，長為5m，深度為0．50m～0．70m。一般挖入原狀粉質粘土層0．20 m～0．30 m，保持其原狀結構和天然濕度。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)回彈模量試驗方法。

回彈模量試驗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砂少許并刮平，然后安裝承載板，將承載板旋轉一周或左右轉動，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)。同時用垂球檢查承載板中心是否對準平臺荷載的重心，接著安置千斤頂，設置基準樁和基準梁，最后在承載板上安裝2個百分表。

開始加載測試時，先預壓至 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;調表對零后，即可開始加載試驗。試驗采用逐級加載卸載法。加卸載分級為: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。當回彈變形量大于1．00 mm 或加載至0．20 MPa時，即可結束試驗。

1．3 試驗標準

回彈模量試驗按照中華人民共和國行業(yè)標準JTJ 095-95公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程中8．3承載板測定土基回彈模量試驗方法(T 0943-95)進行。

2 工程地質概況

本次9個試驗點的試驗面標高為地面以下-0．50m～-0．70 m。試驗土層為土黃色～黃褐色粉質粘土，可塑狀。

3 試驗結果

各試驗點的回彈模量試驗結果見表1。

土基的回彈模量計算。

1)各級荷載下的土基回彈模量Ei值，按下式計算:

其中，Ei為相應于各級荷載下的土基回彈模量，MPa;μ為土的泊松比，粉質粘土取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為相對于荷載pi時的回彈變形值，cm。

2)各試驗點的土基回彈模量E值，取0．1 MPa以內的pi與Li值用線性歸納法按下式計算:

其中，E為土基的回彈模量，MPa;∑Li為0．1 MPa以內的各級實測回彈變形值之和，cm;∑pi為對應于Li的各級單位面積壓力之和，MPa。

根據(jù)式(2)計算得出本次9個試驗點的E0值，見表1。

表1 土基回彈模量試驗結果匯總表

由表1可見，可塑狀，土黃色～黃褐色粉質粘土的回彈模量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 結語

1)通過試驗可知，粉質粘土回彈模量 E值變化范圍在32．85 MPa～45．45 MPa 之間，E0的平均值為 38．78 MPa，以后在同類工程設計中，如果沒有試驗數(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)本文詳細介紹了土基回彈模量試驗裝置、方法、標準，為今后同類型試驗開展提供了相應的參考和指導。