路基手册41-1.doc

铁路工程质量检测技术手册路基（初稿）铁道第四勘察设计院2003年12月 武 汉前 言此书为铁路工程质量检测技术手册中的一个章节（路基篇，另附“2.1填料试验”及“2.13土工合成材料质量检验”内容）。该“手册”由铁二局主编、铁四院和铁一局参编。本书内容在目次编排、篇幅大小等方面存在不相协调之处，期望在征求意见之后，统一进行调整和增删。本书编写人员如下：熊大生、谢树彬、储团结、刘福春、曹哲明、陈志辉。目 录4.1 地基处理效果检测4.1.1 预压地基固结度检测4.1.1.1 地基预压概述4.1.1.2 地基固结度的一般概念4.1.1.3 利用实测沉降过程线推算沉降的实用方法4.1.1.4 预压地基固结度检测方法1）用实测沉降过程值确定地基平均固结度2）根据地基中孔隙压力消散程度确定固结度3）用孔压触探消散试验确定固结度4）十字板剪切试验4.1.2 注浆地基效果检测4.1.2.1 路基工程地基注浆概念4.1.2.2 地基注浆效果检测一般要求4.1.2.3 物探检测方法4.1.2.4 钻孔试验法1）钻孔取芯试验2）孔内渗透试验3）孔内旁压试验4）标准贯入试验4.1.2.5 动力触探4.1.2.6 平板载荷试验4.1.3 强夯加固效果检测4.1.3.1 概述4.1.3.2 地基强夯效果检测的一般要求4.1.3.3 钻探取芯试验检测4.1.3.4 静力触探4.1.3.5 螺旋板载荷试验4.1.3.6 扁板侧胀试验4.1.4 复合地基加固效果检测4.1.4.1 概述4.1.4.2 复合地基检测的一般要求4.1.4.3 复合地基载荷试验4.2 路基填筑压实质量检测4.2.1 填料质量控制4.2.1.1 基床填料质量控制4.2.1.2 基床以下路堤填料质量控制4.2.1.3 施工过程中的填料质量控制4.2.2 填筑厚度检测4.2.2.1 高程测量法4.2.2.2 勘探法4.2.3 压实度检测4.2.3.1 K30法4.2.3.2 环刀法4.2.3.3 灌砂法4.2.3.4 灌水法4.2.3.5 核子湿度密度仪法4.2.3.6 落锤贯入法4.2.3.7 动态K30法4.3 孔隙率检测4.4 软土路基应力及变形监测与施工速率控制4.4.1 软土路基应力及变形监测基本方法与要求4.4.1.1 基本要求4.4.1.2 检测内容4.4.1.3 软土地基筑堤试验4.4.2 变形观测4.4.2.1 一般要求4.4.2.2 沉降观测4.4.2.3 水平位移观测4.4.2.4 稳定性观测4.4.3 土压力和孔隙水压力观测4.4.3.1 传感器的性能与选用4.4.3.2 土压力观测4.4.3.3 孔隙水压力观测4.4.4 水平总应力观测4.4.4.1 观测仪器与设备4.4.4.2 应力铲埋设方法4.4.4.3 资料整理与计算4.4.5 其它铺助项目4.4.5.1 水位观测井4.4.5.2 单孔出水量观测井4.4.6 资料分析与整理4.4.7 软土路基沉降、稳定性检算4.4.7.1 地基沉降计算4.4.7.2 地基平均固结度的计算4.4.7.3 逐级加荷条件下地基平均固结度的修正4.4.7.4 稳定性检算4.4.8 监测与施工速率控制4.4.8.1 孔隙水压力观测4.4.8.2 沉降观测4.4.8.3 侧向位移观测4.4.8.4 施工速率控制4.4.9 深厚软土路堤发生大变形所需注意的问题4.4.10 监测实例4.4.10.1 概述4.4.10.2 工程地质概况与试验方案4.4.10.3 深厚软土路堤采用堆载排水固结法的试验结果分析4.4.10.4 结论4.4.10.5 广珠路堤深厚软土路基设计与施工建议4.5 路基支档结构质量检测4.5.1 砌体挡墙质量检测4.5.2 抗滑桩质量检测4.5.3 预应力锚索质量检测2.1 填料试验2.1.1 基本概念2.1.2 填料分类2.1.2.1 依据室内试验结果分类2.1.2.2 填料的野外鉴别2.1.3 填料的物理、力学性质试验2.1.3.1 含水率试验2.1.3.2 密度试验2.1.3.3 颗粒密度试验2.1.3.4 液塑限试验2.1.3.5 颗粒分析试验2.1.3.6 砂的相对密度试验2.1.3.7 击实试验2.13 土工合成材料质量检验2.13.1 土工合成材料分类2.13.2 土工合成材料主要基本功能2.13.3 土工合成材料性能指标2.13.4 土工合成材料的质量检测2.13.5 土工合成材料的物理性能测试2.13.6 土工合成材料的力学性能测试2.13.7 土工合成材料的水力学特性的测试2.13.8 土工合成材料的耐久性的测试2.13.9 土工合成材料的其它三种测试项目的测试2.13.10 土工膜接缝质量的检测4 路基工程质量检测4.1 地基处理效果检测4.1.1 预压地基固结度检测4.1.1.1 地基预压概述所谓预压地基主要是指饱和软黏性土地基、可压缩的饱和粉土地基及泥炭质地基，在建（构）筑物修建之前加载预压，使其提前产生压缩（固结沉降），增长强度，达到工程设计预期目的，统称为预压地基。为加速地基的排水固结，往往需要在预压的地基内设置砂井（包括袋装砂井和塑料排水板）、表面铺设砂垫层，然后施压。按施压方式（法）可分为以下几种类型：1）真空预压在砂垫层上铺设不透气密封塑料膜，通过埋置于砂垫层中的抽（吸）水管路，用真空泵抽气，将膜下（内）空气排出。从而在膜的内外产生一个气压差a，变成作用于地基上的荷载，地基在这个等向应力（a）作用下产生固结。真空预压的实质，是在总应力不变的条件下，通过降低孔隙水压力来达到增加有效应力的目的4.1。因此，在真空预压区便造成了一个土体向内部收缩变形条件，不会使地基产生剪切破坏。2）堆载预压在砂垫层上填土或用砂石材料堆载，以土、石自重有控制地分级分期施加于地基上，达到地基固结排水的目的。加载速率与地基土固结（渗透）特性、砂井密度及可压缩土层厚度有关，过快的加载速率，使地基土产生向外的侧向位移甚至挤出。为了缩短工期和减少或消除软土路基的工后沉降，常采用较路肩设计标高为大的填土高度（ 含主固结沉降量和瞬时沉降量），称之为超载预压。3）降水预压对地基采用井点降水措施，降低地基中的地下水位，使软弱地基承受相当于水位下降高度的水柱重量，使地基产生排水固结。这种施压方法在原理上类似于真空预压，最适合于可压缩性粉土或黏性土与砂土互层的地基。4）电渗预压在土中插入金属棒（棍）作为电极，通以直流电。那么，在直流电场作用下，土中水分子从阳极流向阴极，谓之电渗。如若阳极处无水分补给，而阴极处不断排水，则必使两极间的地下水得以疏干，如同降水预压一样，使地基产生压缩。这种施压方法对饱和黏性土最为适用。5）联合预压就是上列施压方式的合理组合，其中最为常用的联合预压方式是真空堆载预压。这种联合方式可减小地基的侧向变形量，兼收超载预压效果并可免却多余土（石）方量的卸除。4.1.1.2 地基固结度的一般概念1）饱和土的固结饱和土的固结（压缩）包含了土中孔隙水（自由水）的逐渐排出导致孔隙体积逐渐减小和孔隙水及土骨架所受压力的逐渐转移、调整两方面的作用。因此，固结作用是一个同时包括排水、压缩和应力转移的过程。这个固结过程包括渗透固结和粘滞固结两部分，它们是同时发生的。在工程实践中，固结阶段的划分仅是以它们之中谁占主导地位来定义的，前者称为主固结，后者称为次固结。不言而喻，软土路基工程特别是高速铁路路基工程所关注的重点便是软土地基的主固结特性。次固结通常被认为与土的骨架蠕变（扩散层水膜变薄）有关，它是在超孔隙水压力已经散尽，有效应力基本不变的条件下仍随时间的发展而压缩的一个漫长过程。其压缩性之大小不仅与土质组成、特性有关，还与薄膜水中阳离子属性和加荷速率乃至超载大小等有关，机理相当复杂。根据以往的研究表明，次固结量与时间关系在半对数坐标中呈线性关系，可用下式表达4.2：-e =Calg（t/tc） （4.1.1-1）或 - =Calg（t/tc） （4.1.1-2）式中 e土的孔隙比改变量；土的竖向应变改变量（K0压缩）；t所定（求）次固结沉降的时间， ttc；tc当固结度U=1时的历时；Ca次固结系数，在e（或）lgt坐标图中末段直线的斜率；对一般的饱和黏土，根据许多室内和现场试验，可用Ca=0.018w（w为土的天然含水率）估算4.3。于是在时间t时的次固结沉降量根据分层总和法按下式计算：Ss= （4.1.1-3）式中 hi第i分层土的厚度； eci第i分层土在tc时的孔隙比，其余符号同前。2）固结度定义式及有关说明软土地基在施压期间及工后的固结度可用下列公式定义：地基中任意深度Z处的固结度UZ为UZ =1-ut/u0 （4.1.1-4）土层的平均固结度为：=1- （4.1.1-5）地基的平均固结度为：=（St-Sd）（S-Sd） （4.1.1-6）式中 ut地基某深度Z处在t时刻的超孔隙水压力（简称超孔压）；u0地基某深度Z处受压时的初始超孔压；2H双面排水条件下的土层厚度，当为单面排水时，应将积分上限改为H（此时土层厚度为H）；St预压地基在t时刻的地面沉降量；Sd地基受压时瞬间沉降量；S地基受压后，当t=tc时即U=1时的最终沉降量。就一维压缩（单向固结）而论，在小应变条件下，理论上Sd =0且式（4.1.1-5）与（4.1.1-6）等效。本质上，Sd是在土体体积不变（不排水）条件下的一种形（畸）变。软土路基属平面应变问题，Sd是由地基土体侧向位移（挤出）所造成，因而，可籍助弹性理论求解。这在设计阶段便已作了考虑。式（4.1.1-6）中S 特指主固结终了时的沉降量，实用上，在主固结阶段，次固结量可以忽略不计，以便于利用地基沉降实测过程线推定地基的固结度，但S中已包含了Sd成分。4.1.1.3 利用实测沉降过程线推算沉降的实用方法利用室内固结试验测定土的固结系数和预估最终沉降量的方法很多，有大量教材和文献可供参考4.4、4.5，本手册不再赘述。从工程质量检测角度出发，在此推荐几种以实测沉降过程线推算沉降的实用方法。1)指数曲线法（曾国熙，1959）4.6各种排水条件下土层平均固结度的理论解可通用下式表达：=1-exp（-t） （4.1.1-7）将上式对沉降实测过程值进行曲线拟合时，式中的和是两个待定参数（反演分析）；理论上的、值参见表4.1.1-1。式（4.1.1-7）是对日本高木俊介（1955）法的改进，它能同时包容砂井地基径向水平固结作用和竖向固结作用，因此，理论依据比较充分。兹以图4.1.1-1所示两级等速加载情况为例，在实测沉降过程线（Stt曲线）上，选择停止加载（竣工）后任意三个时刻t1、t2、t3，使 t3-t2 = t2-t1 =t，将t1、t2、t3依次代入式（4.1.1-7）中，联立求解得：（1-1）/（1-2）=exp（t2-t1） （4.1.1-8a）（1-2）/（1-3）=exp（t3-t2） （4.1.1-8b）和 exp（t2-t1）=exp（t3-t2） （4.1.1-8c）结合式（4.1.1-6），进而解得：S=（S-S1S3）/（2S2-S1-S3） （4.1.1-9）exp（t2-t1）=（S2-S1）/（S3-S2） （4.1.1-10）= （4.1.1-11）及 Sd = （4.1.1-12）上列诸式中Ui和Si的下角标数字分别与ti的下角标相对应，在计算S与时，与时间零点无关，但在计算Sd时，其中的t值应从修正零点0起算。对于两级等速加荷情况（图4.1.1-1），修正零点0可按下式确定：= （4.1.1-13）一般而言，对于连续（匀速）加荷情况，0点居于加荷（施工）期的中点；对于无序的加荷情况，宜根据加载过程线对实测沉降过程线作“光滑性”处理后定出0点。 图4.1.1-1 实测沉降过程线和加载过程线表4.1.1-1 不同排水条件下的固结度理论计算公式序号排水条件平均固结度计算公式（通式为）附 注1竖向排水（Uz30%）z= Terzaghi解2向内径向排水r=1Barron解：F(n)=ln(n)-(3n2-1)/(4n2)n=de/dw3竖向和向内径向排水rz=1-(1-z)(1-r)+将上列二式代入本式便得具体表达式4砂井未穿透受压土层=Qrz+（1-Q）Uz1-exp()Q=H1砂井长度；H2砂井以下压缩土层厚度5向外径向水（r60%）Ur=1-0.692exp(-t)0.692R土柱半径由于本法是在实测曲线上选取3个点的数值（ti，Si）来计算的，故亦称三点法。为提高曲线拟合精度，宜取3个不同的t值计算值和S值，再取它们的平均值，其中的t3、S3值不宜离曲线末端太远。2）双曲线法对于一次性连续加荷情况，可用下式对实测沉降过程值（ti，Si）进行曲线拟合：t /（St-S0）= a+bt （4.1.1-14）式中 S0t=0时的初始沉降，时间零点宜定在加荷期的中点，并视S0为Sd；a、b曲线拟合参数，即回归直线的截距和斜率，其它符号同前。设y= t/（St-So），记Ltt=()2、Lyy=-（）2、Lty=-，其中St为与ti相对应的实测沉降Si，则可使用回归分析方法一次性求得：b= Lty/Ltt （a）a=- （b）于是，任意时刻的沉降量 St=S0+t/（a+bt） （4.1.1-15）当t时， St=S=S0+1/b （4.1.1-16）此法因所取计算点多，对实测曲线有很好的拟合精度，但机理不够明晰。3）对数曲线法4.7对于连续加荷情况，也可使用下式对实测沉降过程值进行曲线拟合：St=S/(1+ae-bt) （4.1.1-17）或 （S-St）/St=aexp（-bt） （4.1.1-18）上式有S、a、b三个未知数，故需在实测Stt曲线上选取三个数据点（t1、S1）、（t2、S2）、（t3、S3），此三点宜分别在曲线的初始段（曲率渐增段）、中间陡降段（曲率不变段）和后部平缓段（曲率渐减段）选取，但应使 t3-t2= t2-t1 =t，将此三点的数值分别代入式（4.1.1-18），联立求解得到下列三式：b=ln （4.1.1-19a）b=ln （4.1.1-19b）S= （4.1.1-19c）将S值分别代入式（4.1.1-19a）和（4.1.1-19b）得到的b值如果不符，则应取二者的平均值作为b值。然后将S、b代入式（4.1.1-18）中，对应于（ti、Si）的三个数据点有三个ai（i=1、2、3）计取平均值a=（a1+a2+a3）/3，最后便得到拟合方程式（4.1.1-18）的具体表达式。如同前述指数曲线法一样，为提高曲线拟合精度，宜取3个不同的t值计算S、a、b值，再取它们的平均值作为代表值，定出拟合方程。此法对整个实测沉降过程线有较好的拟合效果，但拟合参数（a、b）的物理内涵不甚明晰。4.1.1.4 预压地基固结度检测方法1）用实测沉降过程值确定地基平均固结度对路基工程而言，软土地基在上覆填土荷载作用下的固结度，通常采用路基（堤）中轴线处的地面沉降量按式（4.1.1-6）确定。因为当土层厚度较薄时，该处（点）最接近一维压缩条件，符合太沙基单向固结理论的基本要求；因此计算出的固结度视为地基的平均固结度一般是偏于安全的，也是最为直观和实用的。显然，采用该法的先决条件是必须在施工前于地面（路中、路肩等部位）设置沉降板，必要时还需埋设分（深）层沉降板等，以便分析地基各分层土体的压缩情况。观式（4.1.1-6）知，值的准确性决定于S值和Sd值。对于前者，利用4.1.1.3所列推算S值的方法，不难得到一个接近实际的S值。对于后者，按式（4.1.1-12）计算后，宜与下式的计算结果作一比较（DAppolonia等，1971）4.3：Sd=Sd /SR （4.1.1-20a）Sd=CdqB（） （4.1.1-20b）式中 SR考虑在大应变条件下存在塑性开展区时瞬时沉降校正系数，在图4.1.1-2中查取，图中的qu值可用式（4.1.1-21）或（4.1.1-22）计算：Sd按弹性理论计得的瞬时沉降；Cd与荷载面积、形状、计算点位置、高压缩土层厚度有关的系数，对于路基工程可查表4.1.1-2；q填土荷载，即填土高度与填土重度的乘积；B荷载分布宽度，取路堤顶宽和底宽的平均值4.8；饱和黏性土的不排水泊松比，可取=0.5；Eu土的不排水杨氏模量，一般应通过三轴固结不排水压缩实验（固结压力3=z，为土的有效重度）经56个反复加卸荷循环后，用最大轴向压力（1=3+1）一半处的切线模量Er来代替，也可用静力触探或扁板侧胀试验经验公式（4.1.1-23）、（4.1.1-24）估算4.9。 qu=5.52Su （4.1.1-21） qu=0.196 ps +15,（kPa） （4.1.1-22）Eu=11.4ps （4.1.1-23）Eu=121.5（p1-p0） （4.1.1-24）式中 qu地基极限承载力；Su不排水抗剪强度，当采用十字板强度时，应乘以0.9折减系数；ps静力触探比贯入阻力（kPa）；p1扁板侧胀试验板头膜片中心在土中膨胀1.10mm时的压力；p0膜片向土体膨胀之前与土的接触压力。当两种计算结果相差不大，可取平均值作为Sd代入式（4.1.1-6）确定；当相差较大，应结合实测沉降过程线和加荷过程线，酌定值。表4.1.1-2 条形均布荷载下的系数Cd厚宽比H/B0.000.100.250.501.001.502.503.505.00Cd0.000.090.230.470.831.081.401.601.832）根据地基中孔隙压力消散程度确定固结度如同埋设分层沉降板一样，在路基填筑之前，事先于路基中轴线、路肩线等部位的地面以下各不同深度处预设孔隙水压力计（简称孔压计），并做好有关埋入式孔压计的钻孔回填、初始读数或压（贯）入式孔压计初始读数观测、记录等准备工作，待孔压计读数不再变化后，记下初读数，而后方可进行填土施工。图4.1.1-2 SRq/qu、H/B关系曲线在填土施工期间应随时测记填土（加荷）速率、填土高度（荷载）及孔压值，填土竣工后应定时测记孔压消散值，并应从填土开始逐一绘制孔压历时曲线（utlgt）和归一化超孔压比历时曲线（lgt），归一化超孔比按下式计算：Z=（ut-uw）/（uo-uw） （4.1.1-25）式中 z地基中某点（某个孔压计）的归一化超孔压比；ut该点在某时刻的孔压值，ut=ut+uw；uo该点在某级荷载下的初始（最大）孔压值，uo=uo+uw；uw该点处的静止孔压值，即静水压力；于是，该点的固结度由式（4.1.1-4）定出，即：UZ=1- （4.1.1-26）与以沉降值定地基平均固结度的要求一样，主要以路基中轴线地基各点的固结度为依据来计算，因为一般而言此处ut值最大而消散最慢。若地基中各点的固结度随深度的分布函数为已知，即Uz=U（z），则地基平均固结度为：= （4.1.1-27）式中H为受压缩土层厚度，U（z）可根据各点的Uz值采用曲线拟合法确定。实用上，有时为安全起见，常用下式计算：=Uzi+Uzi-1）（Zi-Zi-1） （4.1.1-28）3）用孔压触探消散试验确定固结度当地基中未埋设沉降板和孔压计时，可使用孔压触探消散试验测定地基中任意一点（包括平面位置和深度）的固结度，正与前已述及的原因，试验宜选在路基中轴线位置进行。有关试验步骤，资料整理和计算要求见4.1.3.4款，地基平均固结度则可按上述孔压计法计算。4）十字板剪切试验A、概述十字板剪切试验（简称十字板试验）始由瑞典J.Olsson（1928）所创，以后在工程实践中不断改进，使该项试验技术得到国际公认。我国始用于1954年，铁路系统于1958年首用于宁波地区软黏土地基测试中。一般认为，十字板试验只适用于饱和软黏性土，测定土的不排水抗剪强度及灵敏度等参数，测试深度不宜大于30m。十字板试验点的位置宜根据土层静力触探曲线结合工程特点和要求进行布置。试验前应对测力计（扭力传感器或开口钢环）进行标定（后述），试验时应始终保持机座处于水平状态；在地表水以下进行试验时，应有保证试验孔不产生偏斜和防止探杆弯曲的措施。B、基本原理十字板试验是将规定形状和尺寸的十字板头，在钻孔内或以静力触探设备将其垂直贯入到地基中指定深度，施加扭矩使板头等速转动，在土体中形成圆柱体破坏面，测定剪切过程中的扭矩值，可算得对应于不同扭矩值时土的不排水剪应力u，其峰值剪应力uf即土的不排水抗剪强度Su。（4.1.1-A）当十字板叶片为矩形，圆柱体破坏面的直径即十字板宽度，则剪应力u与扭矩M的关系为：uKMK2/D2（H+Da/2）式中 K带量纲的板头常数；D十字板叶片宽度；H十字板高度；a与圆柱体顶、底面剪应力分布有关的因数。(a)均匀分布 (b)抛物线分布 (c)三角形分布图4.1.1-A 剪应力分布假定若假定分布在圆柱面上的剪应力是均匀的，而圆柱体顶、底面上剪应力分布分别为4.1.1-A所示的形式，则a值分别为a2/3、4/7、1/2，即：均匀分布时 K2/D2（H+D/3） （4.1.1-B1）抛物线分布时 K2/D2（H+2D/7） （4.1.1-B2）三角形分布时 K2/D2（H+D/4） （4.1.1-B3）比较以上三式可知，这种分布上的差别对K值造成的偏差最大约为4%，故取剪应力均匀分布的假定可行，并被称之为常规分析法。岩土体为各向二性体，圆柱面上的抗剪强度为Suv，顶、底面的抗剪强度为Suh，则有M=D2（Dsuv/2+Dsuh/6） （4.1.1-C）使用不同H、D的板头测试，便可联立解得Suv和Suh。上述分析是建立在剪应力分布的理想假定之上，以往的试验研究和机理分析表明，十字板头贯入对土体扰动，剪切时的破坏形迹和模式、剪切过程中的排水条件等都将影响测试结果4.27。因此，限定十字板试验的适用条件（u=0）是必要的。C、试验设备C.1、十字板剪切试验设备由十字板头、试验仪器（包括测力计及其配套用的仪表与器械）、试验用探杆、贯入主机组成。试验仪器可采用下列两种形式：a、电测式十字板剪切仪，包括静力触探和十字板试验两用仪，其十字板头可通过扭力传感器与探杆相联接。b、机械式十字板剪切仪，其十字板头可通过牙嵌式或离合式离合器与探杆相联接。C.2、十字板头宜采用不锈钢整体铸造，其规格应符合表4.1.1-A的规定，且板面粗糙度不得大于6.3m。表4.1.1-A 十字板头规格型号板高H(mm)板宽D（mm）板厚t（mm）板下端刃角（）轴 杆高宽比H/D厚宽比t/D面积比Ar（%）直径（mm）长度s（mm）10050260135020.041415075360165020.0413注：对于淤泥，宜使用型板头试验。C.3、十字板剪切试验仪器的技术性能应符合下列要求： a、电测式十字板剪切仪的扭力传感器应采用电阻应变式，并应符合下列规定：在额定荷载下，检测总误差不应大于3%FS，其中非线性误差、重复性误差、滞后误后、归零误差均应小于1%FS。传感器出厂时的对地绝缘电阻不应小于500M；在300kPa水压下恒压1h后，绝缘电阻应大于300M。用于现场试验的传感器，其对地绝缘电阻不得小于20M。传感器护套外径不宜大于20mm。b、电测式十字板剪切试验用的记录仪应符合下列规定：时漂应小于0.1%FS/h；温漂应小于0.01%FS/；有效最小分度值应小于0.06%FS。c、电测式十字板剪切仪所用贯入主机的探杆夹持器，应能牢固夹持探杆，不得产生相对转动。d、钢环式测力计，其检测精度应符合本条第a款第项规定；配备的量表和刻度盘的检测误差应小于1%FS。C.4、十字板剪切试验用探杆应符合下列要求：a、探杆必须平直。用于前5m的探杆，其弯曲度应不大于0.05%，后续探杆的弯曲度应大于0.1%。b、探杆两端螺纹轴线的同轴度公差应小于1mm，探杆连接应有良好的互换性。以锥形螺纹连接的探杆，连接后不得有晃动现象；以圆柱形螺纹连接的探杆，拧紧后丝扣之根、肩应能密合。c、对试验深度大于10m的机械式十字板试验孔，应安设导轮，导轮间距不宜大于10m。C.5、电测式十字板剪切试验贯入主机应采用静力触探机；机械式十字板剪切试验贯入主机应使用工程钻机。D、测力计的标定D.1、一般规定a、用于标定测力计的计量设备，必须按国家计量管理规定定期送计量局检定。b、测力计的标定宜在室温（205）环境中进行。对于力传感器，尚应连同配套使用的仪器，电缆一道参与标定。c、测力计的最大加载量应根据其额定荷载确定。新组装的测力计在正式标定前应进行34次满负荷加载和卸载检验。d、力传感器和开口钢环的标定系数值的有效期分别为三个月和一年，逾期应重新标定。e、对批量性加工、组装并经标定检验合格的力传感器，宜抽取其总数的10%20%进行时漂和温漂的检验标定。f、在勘测、试验过程中，出现测试数据异常时，应随时对测力计进行校验性标定。g、测力计的检测精度不得低于等标准测力计的精度。h、测力计经标度合格后，应建立技术挡案，记录其编号、标定系数、标定日期和标定者。D.2、扭力传感器的标定与计算a、将传感器的一端固定在专用标定架的力矩盘中，另一端嵌入活动支座中。b、接通记录仪，并将仪表预调零。观察传感器和记录仪在一道预热条件下仪表的零位漂移情况。c、锁定活动支座，注意观察支座锁定时仪表是否产生附加漂移；出现附加漂移时，应查找原因，设法消除。d、零漂稳定和附加漂移消除后，复将仪表调零，即可进行正式标定。e、用专用砝码通过力矩盘对传感器按额定荷载的1/10分级逐级施加扭矩，同时记录各级扭矩时的仪表显示值（读数）。至额定荷载加上后，逐级卸荷并记录读数，完成一个加、卸荷过程。f、松开活动支座，将力矩盘连同传感器转动60或120，重复上述步骤，反复加、卸荷6或3个循环过程。g、传感器扭矩标定系数按下列公式计算：（4.1.1-D）=iMi)/i)2Mi=i式中 扭矩标定系数（kNm/）；Mi传感器亦即十字板头第i级扭矩（kNm）；i第i级扭矩时各次仪表读数平均值。D.3、开口钢环的标定与计算a、标定前将仪表安置就位，并将仪表预调零。b、用砝码对力矩盘逐渐施加荷载，记录各级荷载下的钢环变形量，然后逐级卸荷记录变形量（即量表读数）。c、转动力矩盘约90，重复上述步骤，反复标定4次。d、钢环标定系数按下式计算：=L/ （4.1.1-E）式中 钢环标定系数（kNm/mm）； 平均荷载（kN）；作用下的平均变形量（mm）；L力矩盘力臂（m）。D.4、测力计标定后的各项检测误差可对照图4.1.1-B按极差原理依下列各式计算：非线性误差 l=x-ximax/FS （4.1.1-F1）重复性误差 l（x）max/FS （4.1.1-F2）滞后误差 s=xi+-xi-max/FS （4.1.1-F3）归零误差 sx0/FS （4.1.1-F4）式中 x对应于第i级荷载Pi的重复加荷或卸荷时仪表的平均输出值；图4.1.1-B 标定曲线及其误差加荷或卸荷平均线；各次加荷或卸荷线（x）max重复加荷或卸荷至Pi时仪表输出值的极差；xi最佳标定线上对应于Pi的仪表输出值；由式（4.1.1-D）或式（4.1.1-E）确定的直线可视为最佳标定线；x重复加荷至Pi时仪表的平均输出值；x重复卸荷至Pi时仪表的平均输出值；xo卸荷归零时仪表的最大不归零读数。注：图中的P*为额定荷载即满量程荷载，FS为与P*对应的仪表满量程输出值。扭矩MPL（L为力臂）。上列各式适用于一切力传感器（扭力传感器和轴力传感器）的误差评定。唯图中的横轴符号P/P*（轴力）改换为M/M*（扭力）。E、试验要点E.1、电测式十字板剪切试验应符合下列规定：a、将地锚对称设置于试验孔位两侧，地锚数量应满足最大试验深度的反力需要。b、将贯入主机就位，调平机座并经水平尺校准后，锁定机座与地锚。c、安装扭力装置，把带电缆的探杆穿过扭力装置，下端与十字板头传感器电缆相连，并做好防水处理；电缆上端连接记录仪。d、将十字板头压入地下0.5m，使传感器与地温取得热平衡，直到仪表输出值不变后调零。e、按试验要求，将十字板头压至预定深度并静置25min后，移去山形插板及探杆卡块，将扭力装置上的夹持器拧紧或锁定探杆接头，并应掌握以下要点：探杆连接应逐节拧紧；加接探杆必须在十字板剪切试验点位以上不小于0.3m处；拧紧探杆夹持器时，不得使扭力装置相对于地面转动。f、按顺时针方向徐徐转动扭力装置上的旋转手柄 ，转速应均匀并符合1/10s的要求。g、十字板头每转1应记录一次仪表读数，直到峰值读数后再记1min；必须时可测记至稳定值出现。稳定值的确定以最小值数读连续出现6次为准。h、当测定试验点土的灵敏度时，可用管钳按顺时针方向迅速转动探杆6圈，记下初读数，重复上述试验步骤，记录重塑土的相应读数。测定完毕，接长探杆，将十字板头压入到下一个深度进行试验。i、在一个试验孔中连续试验时，应记录初读数，仪表不再调零。试验结束，将十字板头拨出地面，及时记录仪表不归零读数。j、试验时应按记录表要求逐项填记，并进行读数修正后提交记录表。E.2、机械式十字板剪切试验应符合下列规定：a、试验用钻机（或其他成孔机械），开孔前必须调平机座并经水平尺校准后定位。b、试验孔应采用回转干钻成孔，跟管钻进，套管应下至距试验点（504）cm处固定。c、试验前应使用空心螺纹钻清除孔内残土，孔底残留土厚度不应大于10cm。d、试验中应逐节连接并拧紧十字板头、轴杆、导轮、探杆，将十字板下放至孔底，在套管口用垫叉或其他专用工具将其托住。e、接导杆，安装底座，并使其固定在套管上，脱开垫叉，用慢速将十字板头压至试验点位 ，并应静置25min，同时进行下列工作： 检查十字板剪切仪各部转动构件，是否运转正常、转动灵活；安装传动部件，转动底板使导杆键槽对正钢环固定夹键槽，将固定套锁定于底座上，再微转手柄使特制键落入键槽；将角位移指针对准刻度盘的零位，装上量表并调至零位。f、操作要求应符合第E.1项条有关规定，但每次试验后应量测轴杆的摩擦阻力。g、在水上进行试验时，应防止套管自重下沉。F、资料整理F.1、十字板剪切试验数据应按下列公式修正：a、原状土试验数据（j）j -0 （4.1.1-G1）（f）f -0 （4.1.1-G2）b、重塑土试验数据（j）j-0 （4.1.1-G3）（f）f-0 （4.1.1-G4）c、残余值数读（r）r -0 （4.1.1-G5）式中 j，（j）十字板试验点的第j号实测值和修正值； f，（f）十字板试验点的最大读数（峰值）实测值和修正值； 0 经分析后确认的原状土试验点的初读数或机械式十字板轴杆及导轮的摩擦阻力读数：本“手册”规定，机械式十字板试验时，量表的初读数为零；j，（j）十字板试验点土经重塑后第j号实测值和修正值；f，（f）十字板试验点土经重塑后的最大稳定读数实测值和修正值；0重塑土的初读数（机械式十字板初读数为零）；r，（r）十字板试验点的最小稳定读数实测值和修正值。F.2、土的十字板强度su、残余强度sur、重塑土强度su应按下列公式计算：suK（f） （4.1.1-H1）surK（r） （4.1.1-H2）suK（f） （4.1.1-H3）K6/（7D3） （4.1.1-H4）式中 传感器或钢环标定系数；D十字板宽度。F.3、土层的灵敏度St可按下式计算：Stu/u （4.1.1-I）式中 u土层的十字板强度平均值；u土层的重塑土强度平均值。F.4、试验点处的剪应力应按下列公式计算：jKj （4.1.1-J1）jKj） （4.1.1-J2）式中 j、j原状土、重塑土的第j号剪应力。F.5、机械式十字板转角可按下式修正：jj-j （4.1.1-K1）j=5760l（M1）j/2G（d- d） （4.1.1-K2）式中 j试验点处机械式十字板的第j号转角（）；j十字板试验的读数序号，规定每转1记数一次；j第j号转角修正量（）；l扭力夹持器的下端面至十字板上端面间的导杆、探杆及轴杆的总长（m）；d1、d2探杆的外径和内径（m）；G探杆的剪切模量，可取8107kPa；（M1）j相应于l、j的包括摩擦扭矩在内的十字板总扭矩（kNm）。F.6、单孔十字板剪切试验成果应绘制成果图。G、成果应用G.1、确定强度参数a、铁路工程地质原位测试规程（TB10018-2003）规定：当用十字板强度su替代地基土不排水抗剪强度cu用于工程设计计算时，应根据土层条件或地区性经验进行修正。当缺乏地区使用经验时，可按下式修正：cusu （4.1.1-L）式中 为修正系数：当Ip20时，=1；当20Ip40时，=0.9。当软黏土的sud曲线呈线性递增趋势时（图4.1.1-c），土的固结不排水抗剪强度参数可按下列方法计算：固结不排水剪内摩擦角cu按下式计算：tancu3su/（1+2K0）p （4.1.1-M1）K0=1-sin（1.2cu） （4.1.1-M2）p（d-d） （4.1.1-M3）式中 su图4.1.1-C中sud回归直线上任意点处土的十字板强度；K0静止土压力系数；p对应于su所在深度d处土的有效自重压力计算值；土层的有效重度平均值；d回归直线在d轴上的截矩，应区分正负。图4.1.1-C su、v0d曲线用上式计算cu值时，应使用叠代法运算，以闭合差不大于0.1为闭合标准。土的固结不排水剪黏聚力ccu，可取用图4.1.1-C中回归直线交su轴的截矩s0值。b、岩土工程手册4.33介绍，剪切破坏速率对不排水抗剪强度的影响可按下式计算：cuARsu （4.1.1-N1）R1.05-b（Ip）0.5，Ip5 （4.1.1-N2）b0.015+0.0075 lgtf （4.1.1-N3）式中 A 与土的各向异性有