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1、原位载荷试验成果分析咸宁核电厂场平工程现场碾压试验原位载荷试验分析作者：朱伟兵单位：葛洲坝集团第二工程有限公司试验检测中心 邮编：43000内容摘要：为保证咸宁核电场平土石方工程现场填筑质量，减小填筑体变形和不均匀沉降，根据设计技术要求，按照拟定的爆破及现场碾压试验实施细则中现场原位载荷试验计划，对不同回填料压实质量进行了原位静载荷试验。此次已完成类料、类料和类料的承载力及类含砾粘性土压缩模量试验。关键词：原位载荷 承载力 压缩模量1、试验依据1.1 设计要求各种填筑料设计压实控制指标如表1 回填料压实控制指标表 表1回填 场平区域填筑材料压实系数孔隙率（%）压缩模量（pa）承载力特征值（Kp
2、a）级配和最大粒径施工区四区、类料0.94(干容重19.4KN/m3)2815/级配良好30cm,80cm厂区一、二、三、五、六区、0.94(干容重20KN/m3)2520300良好30 cm,80cm水域边坡堆石干容重20 KN/m325/大：中：小=6：3：12、试验目的通过现场原位载荷试验，验证回填料设计承载力特征值和压缩模量的合理性。3、试验场地现场原位静载荷试验场地布置在回填碾压试验区，面积为2550m2的场地共四块。4、现场原位载荷试验4.1 试验计划现场碾压试验原位载荷试验计划如表2。 现场碾压试验原位载荷试验计划表 表2序号填筑料类别设计承载力特征值（KPa）压缩模量（pa）试
3、验点数（个）备注1类料/153变形模量试验2类料300203承载力试验3类料300203承载力试验4类料/153承载力试验4.2 试验方法现场碾压试验原位载荷试验采用平板载荷试验方法，承压板面积为5000cm2(0.50)，直径d=800mm,在承压板上向回填土逐级施加荷载，观测回填土的承受压力和变形的原位试验。检测依据：土工试验规程SL237-1999。4.3 试验步骤4.3.1 选代表性的地点（各回填料的碾压试验场地）平整表面，填筑层深度为承压板直径的22.5倍，在安装承压板前铺约1cm厚的标准砂垫层找平，并用水平尺找平，使承压板与承压面平整接触。4.3.2 在试验点两侧，固定两条荷载梁，
4、并形成荷载平台，在荷载平台上堆载，注意荷载重心与试验点中心一致。4.3.3 在承压板上安装千斤顶，压力传感器，并将压力传感器与YJ-26型数显电阻应变仪相连。4.3.4 位移传感器安装：在承压板两侧安装两根150mm工字钢，长约3.5m，各固定在两个固定支座上，应注意固定支座不受变形影响，用三支磁性表架固定位移传感器，分别对准承压板三个支柱上。4.3.5 连接电源，并将压力传感器和YJ-26数显电阻应变仪相连，位移传感器与DH3813N-2型静态应变仪和计算机连接。4.3.6 预加压力：为使承压面与承压板和仪器各部位之间接触良好，在加压前应预加50Kpa压力， 2min后卸荷，待稳定后分级施加
5、压力。4.3.7 分级施加荷载：加荷分级为50kpa、100kpa、150kpa、200kpa、250kpa、300kpa、400 kpa、500 kpa、600 kpa、700kpa。相应荷重如表3。 荷载与力值对应表 表3荷载（Kpa）50100150200250300400500600700力值（KN）2550751001251502002503003504.3.8 变形观测和稳定标准，每级荷载下观测变形的时间：自加荷开始按10min、10min、10min、15min、15min以后每隔30min测读一次，当连续两次每小时的沉降量小于0.1mm时，认为沉降已稳定，再施加下一级荷载。荷载
6、采用YJ-26型数显电阻应变仪检测，沉降变形观测通过DH3813N-2型静态应变系统连接电脑自动采集，稳定标准采用沉降相对稳定法。加载示意图如图1。图1 静载荷试验加载示意图4.4 载荷试验成果承载力试验承压板面积为0.5m2,直径d=800mm，载荷分10级施加，按预估极限荷载的1/81/10作为荷载值，最大载荷为设计载荷的2倍即600Kpa以上终止试验，上部加载重不小于35T。加荷方法采用沉降相对稳定法。4.4.1 承载力特征值的确定按建筑地基基础设计规范GB50007-2002和土工试验规程SL237-049-1999的相关规定，承载力特征值的确定方法如下：（1）当PS曲线比例界限明确时
7、，取该比例界限所对应的荷载值，即比例界限荷载值法；（2）当比例界限不明确，取S/b=0.01所对应的荷载值为承载力特征值，即相对变形控制法。4.4.2 变形模量与压缩模量的计算试验时，不同应力下沉降变形观测采用静态应变系统自动采集，依据不同应力下的沉降稳定值计算变形模量和压缩模量。计算变形模量公式：E0=I0（1-2）Pd/S计算压缩模量公式：Es =E0/1-22/（1-）式中：E0-变形模量，MPa Es-压缩模量，MPa I0-刚性承压板形状系数，圆形板取0.785；方形板取0.886 P-PS曲线线性段承压板下单位面积的压力，MPa S-与P对应的最终沉降量，mm d-承压板直径或边长
8、，mm -土的泊桑比，碎石土取0.27根据试验结果，各级应力下累计沉降量、变形模量和压缩模量计算结果见表4， PS曲线见图2图10。填料类别测点加荷等级12345678910应力(kPa)50100150200250300400500600700力值（KN）255075100125150200250300350-1累计沉降量S(mm)0.701.402.263.013.534.055.236.417.228.01变形模量 E0（Mpa）41.641.638.638.741.243.144.545.448.450.9压缩模量 Es（Mpa）52.052.048.348.351.553.955.6
9、56.760.563.6-2累计沉降量S(mm)0.531.061.522.253.133.945.436.567.298.17变形模量 E0（Mpa）54.954.957.551.846.544.342.944.447.949.9压缩模量 Es（Mpa）68.668.671.864.758.155.453.655.559.962.4-3累计沉降量S(mm)0.600.941.562.152.693.284.435.787.008.30变形模量 E0（Mpa）48.561.956.054.254.153.352.650.449.949.1压缩模量 Es（Mpa）60.677.470.067.7
10、67.666.565.762.962.461.4-1累计沉降量S(mm)0.591.542.413.414.325.287.859.91/变形模量 E0（Mpa）49.337.836.234.133.733.129.729.4/压缩模量 Es（Mpa）61.747.245.342.742.141.337.136.7/-2累计沉降量S(mm)0.651.672.713.654.645.517.579.5511.6313.52变形模量 E0（Mpa）44.834.932.231.931.431.730.830.530.030.1压缩模量 Es（Mpa）56.043.640.339.939.239.
11、638.438.137.537.7-3累计沉降量S(mm)1.142.293.334.355.366.378.2710.3412.1614.27变形模量 E0（Mpa）25.525.426.226.827.227.428.228.228.728.6压缩模量 Es（Mpa）31.931.832.833.433.934.335.235.235.935.7-1累计沉降量S(mm)1.483.094.646.207.739.5012.5615.3018.5821.27变形模量 E0（Mpa）19.718.818.818.818.418.418.519.018.819.2压缩模量 Es（Mpa）24.6
12、23.523.523.523.523.023.223.823.523.9-2累计沉降量S(mm)1.253.025.366.757.909.5212.4015.9418.4821.08变形模量 E0（Mpa）23.319.316.317.318.418.318.818.318.919.3压缩模量 Es（Mpa）29.124.120.421.623.022.923.522.823.624.2-3累计沉降量S(mm)1.002.804.646.408.4010.4014.0717.7421.6924.95变形模量 E0（Mpa）29.120.818.818.217.316.816.616.416.
13、116.3压缩模量 Es（Mpa）36.426.023.522.721.721.020.720.520.120.4 承载力试验成果及计算统计表 表4图2 类料载荷试验PS曲线图 (-1)图3 类料载荷试验PS曲线图 (-2)图4 类料载荷试验PS曲线图 (-3)图5 类料载荷试验PS曲线图 (-1)图6 类料载荷试验PS曲线图 (-2) 图7 类料载荷试验PS曲线图 (-3)图8 类料载荷试验PS曲线图 (-1) 图9 类料载荷试验PS曲线图 (-2) 图10 类料载荷试验PS曲线图 (-3) 4.4.3 承载力特征值和压缩模量试验成果类料、类料和类料地基承载力试验成果如下表5。 原位载荷试验
14、成果汇总表 表5填筑料类别测点设计承载力特征值（KPa）设计压缩模量（Mpa）实测承载力特征值（KPa）变形模量E0（Mpa）压缩模量Es（Mpa）相应测点干密度（t/m3）压实系数最大粒径（mm）单值平均值单值平均值单值平均值类料-13002070068950.949.963.662.42.230.97250-268849.762.12.250.98300-367949.261.52.220.97300类料-13002040340429.729.537.136.82.170.96400-242130.738.32.180.96300-338828.135.12.220.98300类料-1/1
15、526225218.418.123.422.81.970.98250-225318.423.01.960.97300-324117.521.91.940.96200类料压缩模量试验共进行了三个点，分级加荷至300Kpa，沉降稳定后记录沉降数据，取承压板上三个观测点的平均值作为最终沉降量稳定值。300Kpa对应的变形模量及压缩模量计算方法与类料、类料和类料计算方法相同，计算时，泊桑比取值0.27。试验成果如下表6。 类料压缩模量试验成果表 表6试验编号设计压缩模量（Mpa）试验应力(KPa)累计沉降量S(mm)变形模量E0（Mpa）压缩模量Es （Mpa）相应测点单值平均值单值平均值干密度（t/
16、m3）压实系数-11530013501291341611671.790.96-212171431791.880.99-313331301621.820.975、试验成果及评价5.1 从原位载荷试验结果看， P-S曲线仍在比例界限范围内，无拐点出现，参照相关规范按相对变形值确定，取S=0.01b，即S=8.0mm相应的荷载值作为地基承载力特征值，每一土层进行三个试验点，试验实测值的极差不超过平均值的30%时，取平均值作为该土层的承载力特征值，结果表明，类料、类料和类料承载力特征值及类料300KPa相应的压缩模量均超过设计指标要求。5.2 试验结果表明，通过碾压试验确定的碾压参数和压实标准可满足设
17、计要求。填土压实地基的目的要确保填土的长期稳定性和沉降的均匀性，施工过程中要严格按确定施工碾压参数和压实标准控制，确保建筑分区的材料和压实均匀。5.3 类料和类料分别属较软岩和软岩，软化系数在0.5左右，遇水软化和继续风化的可能性极大，对建筑物长期稳定不利，请设计给予考虑。建筑物建成后，类和类软岩填土区要防止雨水，生产、生活用水的下渗而导致地基的浸水沉降。参考文献： 1 南京水利科学研究院编，土工试验规程（SL237-1999），: 2 中华人民共和国建设部编，建筑地基基础设计规范（GB50007-2002），3 中国建筑科学研究院编，建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）4 中华人民共和国建设部编，建筑地基工程施工质量验收规范（GB50202-2002）5 电力工程地基处理技术规程（DL/T5024-2005），中华人民共和国国家发展和改革委员会2005年2月14日发布