土基回弹模量试验研究

韩小林

(广州地质勘察基础工程公司，广东广州 510075)

0 引言

根据《广州白云国际机场三跑道工程岩土工程详细勘察要求》，开展本次广州白云国际机场三跑道工程土基回弹模量试验工作。目的是测定广州白云国际机场三跑道工程的土基回弹模量。

广州白云国际机场三跑道工程位于广州市白云区人和镇至花都市花山镇之间，地势平坦。跑道近南北走向，长3 800 m。这次土基回弹模量在第三跑道中心线上共布置3组;每组3个试验点，共9个试验点。各组试验点的分布位置见图1。于2010年12月5日开始本次原位试验工作，各项试验在地面以下-0．50 m～-0．70 m原状粉质粘土上进行。试验项目:土基回弹模量试验。本次原位试验工作于2010年12月19日完成。实际完成3组试验，每组3个试验点，共完成9个试验点的原位回弹模量试验。

图1 压重平台反力装置示意图

1 试验装置、方法和标准

1．1 试验装置

土基回弹模量的现场测试装置采用压重平台反力装置(见图1)。用大于1．2倍预定最大试验荷载的荷重作为反力荷载，并在试验开始前一次性加上平台。试验时采用油压千斤顶分级加载，在底层承载板对称装设2个～3个量程为50 mm的百分表测量承载板的沉降量和回弹变形值。千斤顶、压力表和百分表均经计量校准或检定，且均在有效期内，试验仪器设备性能符合规范规定要求。

回弹模量试验的承载板用厚25 mm，直径为300 mm的圆钢板。反应模量试验、平板载荷试验底层承载板用厚25mm，直径为750 mm的圆钢板;在其上再叠加直径为500 mm～600 mm，厚25 mm的钢板1块～2块。

1．2 试验方法

1)试验基坑。

在经测量精确定出的各测点位置上开挖试验基坑，基坑宽为3 m～5m，长为5m，深度为0．50m～0．70m。一般挖入原状粉质粘土层0．20 m～0．30 m，保持其原状结构和天然湿度。在基坑中间放置承载板的位置用铲或刮刀铲至水平，以便平稳放置承载板。

2)回弹模量试验方法。

回弹模量试验的承压板用圆形厚钢板，直径为0．30 m，承压板面积约为0．071 m2。在已铲至水平状的土基表面均匀铺细砂少许并刮平，然后安装承载板，将承载板旋转一周或左右转动，使之紧贴土基表面，并用水平尺校正，使承载板置于水平状态。同时用垂球检查承载板中心是否对准平台荷载的重心，接着安置千斤顶，设置基准桩和基准梁，最后在承载板上安装2个百分表。

开始加载测试时，先预压至 0．03 MPa～0．05 MPa，稳压1 min，使承载板与土基紧密接触。然后放松千斤顶油阀卸载至零;调表对零后，即可开始加载试验。试验采用逐级加载卸载法。加卸载分级为: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。当回弹变形量大于1．00 mm 或加载至0．20 MPa时，即可结束试验。

1．3 试验标准

回弹模量试验按照中华人民共和国行业标准JTJ 095-95公路路基路面现场测试规程中8．3承载板测定土基回弹模量试验方法(T 0943-95)进行。

2 工程地质概况

本次9个试验点的试验面标高为地面以下-0．50m～-0．70 m。试验土层为土黄色～黄褐色粉质粘土，可塑状。

3 试验结果

各试验点的回弹模量试验结果见表1。

土基的回弹模量计算。

1)各级荷载下的土基回弹模量Ei值，按下式计算:

其中，Ei为相应于各级荷载下的土基回弹模量，MPa;μ为土的泊松比，粉质粘土取μ=0．38;d为承载板直径，d=30 cm;pi为承载板单位面积压力，MPa;Li为相对于荷载pi时的回弹变形值，cm。

2)各试验点的土基回弹模量E值，取0．1 MPa以内的pi与Li值用线性归纳法按下式计算:

其中，E为土基的回弹模量，MPa;∑Li为0．1 MPa以内的各级实测回弹变形值之和，cm;∑pi为对应于Li的各级单位面积压力之和，MPa。

根据式(2)计算得出本次9个试验点的E0值，见表1。

表1 土基回弹模量试验结果汇总表

由表1可见，可塑状，土黄色～黄褐色粉质粘土的回弹模量E值变化范围在32．85 MPa～45．45 MPa之间，回弹模量E的平均值为 38．78 MPa。

4 结语

1)通过试验可知，粉质粘土回弹模量 E值变化范围在32．85 MPa～45．45 MPa 之间，E0的平均值为 38．78 MPa，以后在同类工程设计中，如果没有试验数据，该范围值可作为该地区该土层回弹模量的参考值。

2)本文详细介绍了土基回弹模量试验装置、方法、标准，为今后同类型试验开展提供了相应的参考和指导。