承载板土基回弹模量试验方法：道路工程试验与检测

承载板测试土基回弹模量方法

所谓回弹模量是指土基强度的一种表示方法，以回弹模量表征土基承载能力，可以反映土基在瞬时荷载作用下的可恢复变形性质，因而可以应用弹性理论公式描述荷载与变形的关系。本方法采用刚性承载板，在现场土基表面，通过逐级加载、卸载的方式，测出每级荷载下相应的土基回弹变形值，通过计算求得土基回弹模量，结果可以在弹性为基本体系的各种路面结构设计方法中应用。

1.仪具与材料技术要求

（1）反力装置：载重汽车后轴重不小于 60 kN，在汽车大梁的后轴之后设有一加劲横梁作反力架用。

（2）荷载装置（见图 2.3.9），由千斤顶、测力计（测力环或压力表）及球座组成。

（3）刚性承载板一块，板厚 20 mm，直径为φ300 mm，直径两端设有立柱和可以调整高度的支座，供安放弯沉仪测头用。承载板安放在土基表面上。

（4）贝克曼梁、百分表及其支架2套。

（5）液压千斤顶一台，80～100 kN，装有经过标定的压力表或测力环，其容量不小于土基强度，测定精度不小于测力计量程的1%。

（6）秒表。

（7）水平尺。

（8）其他：细砂、毛刷、垂球、镐、铁锹、铲等。

2.方法与步骤

（1）准备工作：

① 根据需要选择有代表性的测点。测点应位于水平的路基上，土质均匀，不含杂物。

图 2.3.9 承载板试验现场测试装置

1—加劲横梁；2—测力计；3—钢板及球座；4—钢圆筒；5—加载千斤顶；6—立柱及支座；7—承载板。

② 平整土基表面，撒干燥洁净的细砂填平土基凹处，砂子不可覆盖全部土基表面，避免形成夹层。

③ 安置承载板，并用水平尺进行校正，使承载板处于水平状态。

④ 将试验车置于测点上，在加劲横梁中部悬挂垂球测试，使之恰好对准承载板中心，然后收起垂球。

⑤ 在承载板上安放千斤顶，上面衬垫钢圆筒、钢板，并将球座置于顶部与加劲横梁接触。如用测力环时，应将测力环置于千斤顶与横梁中间，千斤顶及衬垫物必须保持垂直，以免加压时千斤顶倾斜发生事故并影响测试数据的准确性。

⑥ 将两台贝克曼梁的测头分别置于承载板立柱的支座上。

（2）测试步骤：

① 用千斤顶开始加载，注视测力环或压力表，至预压 0.05 MPa，稳压 1 min，使承载板与土基紧密接触，同时检查百分表的工作情况是否正常，然后放松千斤顶油门卸载，稳压1 min 后，将百分表调零或调置其他合适的初始位置上，记录初始读数。

② 测试土基的压力-变形曲线。用千斤顶加载，采用逐级加载卸载法，用压力表或测力环控制加载量，荷载小于 0.1 MPa 时，每级增加 0.02 MPa，以后每级增加 0.04 MPa 左右。为了使加载和计算方便，加载数值可适当调整为整数。每次加载至预定荷载 P 后，稳定1 min，立即读记两个百分表数值，然后轻轻放开千斤顶油门卸载至零，待卸载稳定1 min后，再次读数，每次卸载后百分表不再对零。当两台弯沉仪百分表读数之差不超过平均值的 30% 时，取平均值；如超过 30%，则应重测。当回弹变形值超过 1 mm 时，即可停止加载。

③ 各级荷载的回弹变形和总变形，按以下方法计算：

回弹变形＝(加载后读数平均值－卸载后读数平均值)×弯沉仪杠杆比 （2.3.8）总变形＝(加载后读数平均值－加载初始前读数平均值)×弯沉仪杠杆比 （2.3.9）

④ 最后一次加载卸载循环结束后，取走千斤顶，重新读取百分表初读数，然后将汽车开出 10 m 以外，读取终读数，两只百分表的初、终读数差之平均值即为总影响量 a。(www.xing528.com)

总影响量a=（百分表初读数平均值－百分表终读数平均值）×贝克曼梁杠杆比（2.3.10）

⑤ 在试验点下取样，测试材料含水率。取样数量如下：

a.最大粒径不大于 4.75 mm，试样数量约 120 g；

b.最大粒径不大于 19.0 mm，试样数量约 250 g；

c.最大粒径不大于 31.5 mm，试样数量约 500 g。

⑥ 在紧靠试验点旁边的适当位置，用灌砂法或环刀法等测定土基的密度。

3.计 算

（1）各级压力下的影响量 ai按下式计算：

式中 ai——第i级压力下的分级影响量，0.01 mm；

T1——载重汽车前后轴距，m；

T2——加劲小梁距后轴距离，m；

D——承载板直径，m；

Q——载重车后轴重，kN；

pi——第 i 级承载板压力，MPa；

a——总影响量，0.01 mm。

（2）回弹变形计算值 Li为各级压力的回弹变形值加上该级的影响量。排除显著偏离的异常点，绘出顺滑的 p-L曲线。如曲线起始部分出现反弯，应按图2.3.10所示修正原点 O，O′ 则是修正后的原点。

（3）按下式计算相应于各级荷载下的土基回弹模量度 Ei值：

图2.3.10　修正原点示意图

式中 Ei——相应于各级荷载下的土基回弹模量，MPa。

μ0——土的泊松比，根据路面设计规范规定取用。当无规定时，非黏性土可取 0.30，高黏性土取 0.50，一般可取 0.35 或 0.40；

Li——相对于荷载 pi时的回弹变形，cm。

（4）取结束试验前的各回弹变形值按线性回归方法由下式计算土基回弹模量 E0值：

式中 E0——土基回弹模量，MPa；

Li——结束试验前的各级实测回弹变形值；

pi——对应于Li的各级压力值。