发布时间 : 星期三 文章K30、Ev2、Evd检测技术 - 讲义材料更新完毕开始阅读747fca5dbe23482fb4da4cab
的出现，动荷载产生的冲击力对路基的影响更为明显，而K30 和Ev2值都不能完全反映列车 在高速运行条件下所产生的动应力对路基的真实作用状况。
为了解决上述问题，九十年代德国开始采用的新型路基压实质量标准—动态变形模量
Evd 标准。该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基的真实作用 状况。动态变形模量Evd从研究开发至今已有二十多年的历史（见图2）。在欧洲普遍采用的 是具有代表性的德国HMP马格德堡测量仪器制造有限责任公司开发的LFG型Evd动态变形模 量测试仪，也称“轻型落锤仪”（德文缩写：LFG）。动态变形模量Evd 标准在德国首先应用
于道路建设、路面垫层、管道和电缆沟槽、渠道、基础回填等工程，见图3。1997年2月德 国颁布实施的《德国铁路建设中轻型落锤仪的使用规定》（NGT39）标志着动态变形模量
Evd 标准开始在铁路工程中正式采用。该标准中明确了动态变形模量Evd 与静态态变形模量Ev2 是同等有效的路基压实标准，而动态变形模量Evd的最大特点是能够反映列车在高速运行时 产生的动应力对路基的真实作用状况。由于动态变形模量Evd与静态变形模量Ev2在测试原 理、测试方法、测试设备等各个方面比较起来都具有明显的优势，因此，动态变形模量Evd 已成为路基检测技术的发展方向。
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图2 LFG 型Evd测试仪20 多年的发展历程 图3 LFG 型Evd测试仪在管道和电缆沟槽的应用
1999 年12月20 日颁布实施的德国铁路规范DS836.0501中，按路基结构形式、设计速 度、填土种类、工程部位的不同，明确规定了各种情况下的动态变形模量Evd的设计标准值， 其中，设计速度300km/h的高速客运专线铁路路基的基床表层要求Evd≥50MPa，随着设计速
度的降低，对Evd的要求值也逐渐降低。与其相关的标准规范还有《德国道路建设土方工程 补充合同技术条款和规定》（ZTVE-StB94）、《德国土方工程基层补充合同技术条款》 （ZTVE-StB95）和《德国交通区域开挖工程补充合同技术条款和规定》（ZTVE-StB97）等。
1999 年我国铁道部在国内率先开始对动态变形模量Evd的检测方法、标准和仪器设备进 行立___________项研究，结合“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”项目，经过了五年的研究和应用，动态变形模量Evd的检测方法纳入了2004 年4 月1
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日起开始实施的《铁路工程土工试验规程》（TB10102—2004），至此，动态变形模量Evd 标 准在我国铁路工程中的应用正式拉开了帷幕，它标志着我国路基压实质量标准和检测技术正 在与国际领先水平接轨。2004 年12 月30日实施的《京沪高速铁路设计暂行规定（上、下）》 中明确规定了动态变形模量Evd 指标作为路基压实标准的设计值，其中，根据设计速度为 350km/h，并且结合Evd 在秦沈线、新长线、宁启线以及昆山软土地基处理试验研究项目中 实测情况和研究成果，确定了级配碎石和级配砂砾石基床表层Evd的要求值为Evd≥55MPa， 过渡段级配碎石填筑标准为Evd≥50MPa。
目前，动态变形模量Evd在我国铁路中主要应用于以下两个方面： （1）新建铁路、既有线提速改造工程中，依据《铁路工程土工试验规程》（TB10102—2004）， 将“Evd动态平板载荷试验”作为“K30平板载荷试验”的快速试验方法，根据该规程条文说 明中的Evd与K30的换算关系式，由Evd快速推算出K30值（见表1）。 表1 Evd与K30的相关性参考表﹡
土的种类 相关系数 相关关系 细粒土 0.926 K30=3.45Evd＋0.1 粗粒土 0.913 K30=3.33Evd＋6.1 碎石土 0.915 K30=3.10Evd＋14.3 级配碎石 0.915 K30=3.49Evd＋14.4
﹡注：摘自《铁路工程土工试验规程》（TB10102—2004）条文说明。
（2）在高速客运专线铁路建设中，依据2004年12月30 日实施的《京沪高速铁路设计暂行 规定（上、下）》，可直接将通过“Evd 动态平板载荷试验”取得的动态变形模量Evd 值，用 于评价基床表层和过渡段的路基压实质量。其中，基床表层的压实标准见表2～3，过渡段 级配碎石要求K30≥150MPa/m、Evd≥50MPa、n＜28%。 表2 级___________配碎石基床表层的压实标准 压实标准 填料 厚度
（m） 地基系数K30 （MPa/m）
动态变形模量Evd （MPa） 孔隙率n 备注
级配碎石 0.6~0.65 ≥190 ≥55 ＜18% 路堤
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表3 级配砂砾石基床表层的压实标准 压实标准 填料 厚度
（m） 地基系数K30 （MPa/m）
动态变形模量Evd （MPa） 孔隙率n
级配砂砾石 0.6~0.65 ≥190 ≥55 ＜18%
注：表2、3摘自2004年12月30日实施的《京沪高速铁路设计暂行规定（上、下）》。
3.3 特点与应用前景
近五年来，随着Evd动态变形模量测试仪的研究、引进与应用，我国对该项技术的了解 和掌握也在不断地深入。动态变形模量Evd无论从定义、原理，还是仪器的精度、可靠性以 及操作等方面与地基系数K30相比均具有明显的合理性和优越性，其中，Evd为动载测试，符 合土体实际受力状况，且Evd仪器体积小、重量轻、便于携带、安装及拆卸方便、操作简便、 自动化程度高、测试速度快、性能稳定、测试精度高、检测费用低、适应范围广，设计上以 人为本，无任何核辐射、废气等污染，属于环保型技术。具体特点如下：
（1）、Evd 动态变形模量测试仪的原理是模拟高速列车对路基产生的动应力进行动载测 试，能够反映土体的实际受力情况。其荷载板下的最大动应力σ=0.1MPa，与高速铁路设计
中的土的动应力相符合。它特别适合于受动荷载作用的铁路、公路、机场及工业建筑的地基
质量监控测试。
（2）、Evd动态变形模量测试仪的测试速度快，检测一点只需约2～3 分钟。在检测数量 不变的情况下，可以缩短检测时间，不影响施工进度；在相同的检测时间内，可以增加检测 数量，使测试数据更具有代表性；施工中可以随时跟踪检测，发现问题及时处理，真正实现 施工过程中的质量监控。
（3）、Evd 动态变形模量测试仪的操作简便、自动化程度高、大幅度减轻劳动强度。避 免了K30人工读表、记录、绘图、计算产生的误判和误差；全自动数据处理系统，数据液晶 显示且现场打印输出波形及结果，确保测试结果的准确、客观。
（4）、Evd 动态变形模量测试仪的体积小、重量轻、便于携带、安装及拆卸方便。仪器 总重量不超过35kg，最大单件重不超过15kg，不需要额外的加载设备；仪器测试地点转移 迅速、方便。
（5）、Evd动态变形模量测试仪的适用范围广。它除了可适用的土壤种类范围与K30相同
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外，还特别适应于施工场地狭窄的困难地段，如路基与桥涵过渡段、路肩等部位的检测（见 图4）。
图4 LFG 型Evd 测试仪在路—涵过渡段的应用
（6）、Evd动态变形模量测试仪在使用中实际发生的检测费用低。一个人用2～3 分钟便 可以完成检测全过程，且不需要K30检测用的加载车辆，节省了台班费和人工费。
（7）、Evd 动态变形模量测试仪的设计以人为本，是环保型产品。避免了核辐射对人体 的危害以及废气对环境的污染。
（8）、Evd 动态变形模量测试仪不仅可用于施工单位的自检，还适合于监理单位监理工 程师的现场抽检，有利于施工质量的监督与保证。
在既有线提速改造的工程应用中，Evd动态变形模量测试仪的优势表现为下四个方面： （1）时间优势——检测速度快。
既有线在不间断运营的情况下，行车密度大，K30检测一点需要30～60 分钟，而Evd只 需要2～3 分钟。
（2）仪器优势——小型、便携。
既有线道碴已存在，检测Evd只需扒开直径30cm的面积即可，而K30基准杆还需要较大
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的地方、加载装置也需要较大的空间。 （3）经济优势——检测费用低。
Evd 检测中不需要额外的大吨位加载装置，避免了台班费用，操作只需一个人即可，减 少了人工费用。
（4）安全优势——易于快速撤离。
既有线在不间断运营的情况下，行车密度大，Evd 仪器重量轻，一个人就可以提起并快 速撤离。
综上所述，动态变形模量Evd标准的采用，可真正实现试验方法的大幅度简化、减轻试
验人员的劳动强度、提高检测效率；试验结果将更符合实际，更能保证测试结果的准确、客 观，它的应用将使我国路基施工质量监控和检测技术达到国际先进水平。随着我国铁路行业 有关Evd的标准和规范的颁布与实施，也将会对其他建筑领域如：公路、机场、水利、工业 与民用建筑等产生影响，因此，动态变形模量Evd标准将具有广阔的应用前景。 3.4 仪器设备 3.4.1适用范围
适用于粒径不大于荷载板直径1/4 的各类土、土石混合填料、非胶结路面基层及改良土，
测试有效深度范围为400～500mm。
广泛适用于铁路、公路、机场、城市交通、港口、码头及工业与民用建筑的地基施工质 量监控测试。也能适用于场地狭小的困难地段的检测，如路桥（涵）过渡段及路肩的检测。 3.4.2 Evd动态变形模量测试仪应由加载装置、荷载板和沉陷测定仪三部分组成，如图5 所示。其中，各组成部分应符合下列要求： 图5 Evd动态变形模量测试仪组成示意图
1— 加载装置（①--挂（脱）钩装置；②落锤；③导向杆；④阻尼装置） 2— 荷载板（⑤--圆形钢板；⑥传感器） 3— 沉陷测定仪
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（1） 加载装置主要由挂（脱）钩装置、落锤、导向杆、阻尼装置等部分构成： 1）落锤重：10kg；
2）最大冲击力：7.07kN；
3）冲击持续时间：18±2 ms； 4）导向杆必须保持垂直、光洁。
（2）荷载板主要由圆形钢板和传感器等部分构成： 1）圆形钢板直径300mm、厚度20mm；
2）传感器必须牢固密贴地安装在荷载板的中心位置上。
3）沉陷测定仪主要由信号处理、显示、打印机和电源等部分构成___________。 3.4.3 Evd动态变形模量测试仪的量程应符合下列要求： （1） 沉陷测试范围：（0.1～2.0）mm ±0.05mm； （2） Evd测试范围：10MPa＜Evd＜225MPa。
3.4.4仪器的标定和校验（见图5）应符合下列要求： （1） 具有出厂标定证书； （2） 每年标定一次； （3） 修理后须重新标定；
（4） 使用者每三个月须按标定记录校验一次落锤的落距（落锤底面至阻尼装置顶面 的距离，以mm计）。
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图5 Evd 测试仪的标定 3.5检测步骤
3.5.1检测前的准备工作：
（1) 整平测试面，选择倾斜度不大于5°的测试面，并确保其平整无坑洞。为使荷 载板与地面良好接触，必要时可用少量的细中砂来补平； （2）将荷载板置于整平的测试面上并与测试面充分接触； （3）加载装置安装在荷载板上方就位；
（4）用电缆线将荷载板与沉陷测定仪连接起来，并松开搬运锁；
（5）将落锤提升至挂（脱）钩装置上挂住，然后使落锤脱钩并自由落下，当落锤弹 回后将其抓住并挂在挂（脱）钩装置上，按此操作对测试面进行三次预冲击。 3.5.2检测：
（1） 打开沉陷测定仪电源开关；
（2） 调整水准泡，使导向杆与荷载板保持垂直； （3） 按上述（5）的方式进行三次冲击测试；
（4） 沉陷测定仪屏幕上将显示检测结果，其中包括：三次冲击测试的沉陷值及其平 均值Sm（以mm 计）和动态变形模量值Evd（以MPa 或MN/m2计）；