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摘要：本文对动态变形模量Evd 试验进行了探究，主要论述了动态变形模量 Evd与路基填料以及与填土压实质量的关系，旨在提高铁路工程质量。
关键词：铁路路基；路基检测；路基压实质量；动态变形模量
中图分类号：F530文献标识码： A
前言：路基的施工质量管理对于整个工程项目的质量、施工进度以及列车运行安全、科学、合理的监控测试方法有着重要影响，是保障路基施工的重要措施。在路基工程施工过程中，土体压实是一个最基本的问题，然而仅仅用密实度指标来监测和衡量路基的质量有一定的局限性。传统的强度及变形参数指标通过静态平板荷载试验测得，即检测地基系数K30，由于高速铁路动荷载产生的冲击力对路基的影响更为明显，因此，路基的稳定性和变形问题主要是由动荷载所导致的，所以采用模拟列车运行时产生的动应力与动应变形指标作为路基的填筑质量检测标准将更加科学且符合實际情况。
一、动态变形模量Evd试验
（一）现场用Evd仪器特点
动态变形模量Evd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，是高速铁路路基填筑压实控制的主要指标。其计算方法为 （1）
式中：D为圆形刚性荷载板的直径,300mm；为土体泊松比,仪器设计时取0.21；为荷载板下的最大动应力，是在刚性基础上，当最大冲击FS=7.07kN且冲击时间ts=17ms时标定得到的，即=0.1MPa；s为实测荷载板下沉幅值（mm）；Evd的单位为MPa。
将D、值代入式（1）后可得
（2）
式中：为圆形刚性荷载板的半径，为150mm；将=150mm，=0.1MPa代入式（2）后，得：（3）
现场所用Evd测试仪为DBM型动态变形模量测试仪，图1为实测的时间-沉降量曲线。通过现场测试与测试结果分析发现，仪器的工作特点为：
1、落锤开始接触阻尼弹簧时开始计时，并同时记录沉降量（包括到达最大沉降量后的回弹）随时间的变化；
2、沉降量变化记录从开始到结束的时间为 17 ms，若 17 ms 之前弹性变形已经恢复，则时间-沉降量曲线末端为水平线；若 17 ms 后弹性变形并未完全恢复，则时间-沉降量曲线不能反映 17 ms后的回弹变形；
3、时间-沉降量曲线可分解成 3个阶段：①落锤开始接触阻尼弹簧并向下运动的下降阶段；②落锤继续与阻尼弹簧接触并向上运动的回弹阶段；③落锤离开阻尼弹簧，在导向杆上运动的滑动阶段。其中落锤回弹阶段与落锤滑动阶段的时间-沉降量曲线会有明显的拐点。
时间/ms
图1 Evd时间-沉降量曲线
（二）Evd值与路基压实质量的关系由Evd 值与填料的关系分析可知，Evd值的大小与填料的动模量、动黏聚力、动摩擦角等因素有关。但对既定的填料，其动模量、动黏聚力、动摩擦角等因素并不是确定的，而是与诸多因素有关，如填土的密实程度、含水率等。对于不同的填料，影响因素还包括粒径级配、颗粒组成、颗粒形状、矿物成分等。在我国规范中，Evd值是作为路基压实质量检测指标出现的，且只在基床部分以及过渡段级配碎石填筑压实质量控制做了检测要求。对路基填土压实，本质是要消除填土的塑性变形（弹性变形主要由填料本身性质决定，通过碾压无法消除），所以K30能较好地反映填土碾压后的压实质量。
由于粗粒土填料摊铺时粗细填料离析导致不同部位土体的性质具有一定的差异，不同性质的土体在静力作用（K30检测）与动力作用下（Evd检测）变形性能也将有一定的差异，其最主要的原因是两种检测指标的检测方法不同。K30是由一次载入时荷载与沉降量的关系计算所得，而且是在荷载板的沉降量达到 1.25 mm 后停止载入。当压实质量较好时，载入板的沉降量达到 1.25 mm 所需的荷载就大，其K30值也就大；当压实质量较差时，载入板的沉降量达到 1.25 mm 所需的荷载就小，其K30值也就小，但不同情况下 1.25 mm 沉降量中弹性变形与塑性变形的比例是不同的，因此，尽管K30的计算表达式为路基的刚度指标，但并非是真正意义上的路基刚度指标。而Evd在正式检测前有 3 次与正式检测时相同的预冲击，当压实质量较差时，预冲击对填土能起到较大程度的压实作用，并且检测结果是 3 次检测结果的平均值，也就是说在最后一次冲击时，该测点已经进行了 5 次相同的加载。从图 13 还可看出，在K30小于 60 MPa/m 时（压实质量很差），Evd的值都在 45 MPa 以上，符合现行规范要求。从正式检测时的沉降量曲线也可看出，当压实质量较差时，前一次冲击时的沉降量比后一次冲击时的沉降
（三）动态变形模量测试的工作原理
动态弹性模量Evd是指土体在一定时间、大小的竖向冲击力作用下抵抗变形能力的参数。动态变形模量测试仪的工作原理：采用一定质量的落锤，从一定高度自由落下，通过阻尼装置、附加电路板，对路基产生瞬间的冲击，使路基产生沉陷。也就是采用一定质量的落锤，从一定高度自由落下，模拟列车运行时对路基产生的动荷载效应冲击路基，在冲刷能相同的条件下，测试路基的垂直变形值，以此计算路基的动态变形模量Evd指针。从理论上讲，路基碾压越密实，沉陷值越小，路基的动态变形模量Evd值越高；反之，路基的Evd值越低。
动态变形模量测试仪的测试深度，即落锤自由下落对路基产生的冲击影响深度，也是该测试仪的主要技术指标和研究内容之一。落锤的质量和落高是决定冲击影响深度的主要因素，落高一定时，落锤越重，影响土体的深度越深，反之则越浅。但对于便携式测试仪来说，落锤太重，不便于携带。所以在研制时，采用直径为30cm的附加电路板，10Kg的落锤。落锤从一定高度自由落下，通过阻尼装置、附加电路板对路基产生冲击，再通过在土体中不同深度处分层埋设压力和的试验方法，测试沿土层深度方向锤击能量衰减的程度，来确定冲击影响深度。根据测试资料分析，锤击能量的大部分（约70%）消耗在40cm厚的土层内。因此可以得出落锤冲击路基的影响深度为40～50cm，满足路基施工中每层填土碾压后30cm的分层检测。
（四）检测仪器：动态变形模量测试仪器由加载装置、载荷板和沉陷测定仪三部分组成。
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；
2、荷载板主要由圆形钢板和传感器等部分构成；
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。沉陷测试范围：(0.1～2.0)mm±0.05mm。
（五）现场检测
1、荷载板放置在平整好的测试面上，安装上导杆并保持垂直。
2、将落锤提升至(脱)挂钩装置上挂住，然后使落锤脱钩自由落下，当落锤弹回时将其抓住并挂在(脱)挂装置上。按此操作进行3次预冲击。
3、进行3次冲击测试，作为正式测试记录。测试时应避免附加电路板的移动和跳跃。
二、动态平板荷载试验仪的主要技术性能参数及适用范围
（一）测试范围满足：10MPa≤Evd≤225MPa：
（二）测试深度范围：400～500mm：
（三）测试面最大坡度：5％：
（四）总重：35Kg，落锤重：10Kg；
（五）最大冲击力：7．07KN；
（六）附加电路板直径：300mm；厚度：20mm；
（七）沉陷测试范围：O．20～2．00mm；精度：±5％；
（八）环境温度范围：O～400C；
适用范围：Evd动态平板荷载试验适用于粒径不大于荷载板直径1／4的各类土和土石混合填料，测试有效深度范围为400～500mm。它广泛适用于铁路、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。也能适用予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。
三、应用动态平板荷载试验的优势
动态平板荷载试验是一种新的检测方法，与其他传统的试验方法相比，具有以下优点：
（一）用Evd动态平板载荷试验方法检测路基的动态变形模量Evd指针，操作简单、测试速度快，检测一点只需三分钟。所以，在施工中可以增加检测点的数量，使试驗数据更全面、更有代表性；并且还可以随时跟踪检测，真正实现施工过程中的质量监控。
（二）该检测方法是模拟列车高速行驶时对路基产生的冲击效应进行动态测试，与静载试验相比，更能反映路基土的实际受力情况，所以这种测试方法特别适合铁路、公路、机场等受动荷载作用的地基质量监控测试。
（三）检测仪器体积小、重量轻(总重量不超过35公斤，单件重不超过15公斤)、安装携带方便，且不需外加附属设备。在路基的狭窄地段，如路桥过渡段、边坡附近检测也非常方便、适用。
（四）通过在细粒土、碎石土、粗粒土、级配碎石等土类，几百组与静载测试的对比试验，试验结果表明：在同一路段，填料相同时，两者具有良好的相关关系。测试数据数字显示且现场打印，确保测试结果准确、客观。
四、动态变形模量测试仪应用实例
动态变形模量测试仪于上世纪末开始在客运专线等路基施工中使用。在浙赣线电气化提速改造工程施工中，对细粒土、粗粒土、碎石土、级配碎石等填料进行了动态变形模量Evd检验，根据现场的试验资料统计计算，Evd与地基系数K30之问具有较好的相关性。所以，根据某种条件下对同类性质的填料的Evd与K30的相关关系．可以推算出测试点的地基系数K30值。在高速铁路中直接将Evd作为基床表层和过渡段的压实指标，与K30同时作为必检指标。动态平板荷载试验方法与动态变形模量测试仪的应用，将真正实现路基承载力的检测方法的大幅度减化，试验结果更符合实际，检测速度、效率大幅度提高，经济效益和社会效益显著提高，受到建设、监理和施工单位的好评。
结论
通过检测路基的动态变形模量来评价路基的压实效果和施工质量，是路基施工质量检测技术的发展方向，特别是高速铁路列车运行速度的提高。这种检测方法更科学、更符合土体动力特性的实际情况。另外，随着路基施工机械化水平的大幅度提高和先进的装运、摊铺、压实机械的使用，路基的填筑速度不断提高，而传统的静载检测方法已不能适应，出现了施工等待检测结果的现象。为了提高施工效率、施工质量和经济效益，有必要采用和推广动态变形模量的检测方法。
因此，通过检测路基的动态变形模量来评价路基的质量是提高铁路工程质量的重要部分。
参考文献
[1]韩玉玺.基于铁路路基工程的检测试验[J].门窗，2012，（8）.
[2]汤小红.铁路工程质量检测中的问题分析[J].中小企业管理与科技，2011，（5）.
[3]李娅，赵文.采用动态变形模量Evd测试路基压实质量的适用性研究[J].铁道建筑，2009，（8）.
关键词：铁路路基；路基检测；路基压实质量；动态变形模量
中图分类号：F530文献标识码： A
前言：路基的施工质量管理对于整个工程项目的质量、施工进度以及列车运行安全、科学、合理的监控测试方法有着重要影响，是保障路基施工的重要措施。在路基工程施工过程中，土体压实是一个最基本的问题，然而仅仅用密实度指标来监测和衡量路基的质量有一定的局限性。传统的强度及变形参数指标通过静态平板荷载试验测得，即检测地基系数K30，由于高速铁路动荷载产生的冲击力对路基的影响更为明显，因此，路基的稳定性和变形问题主要是由动荷载所导致的，所以采用模拟列车运行时产生的动应力与动应变形指标作为路基的填筑质量检测标准将更加科学且符合實际情况。
一、动态变形模量Evd试验
（一）现场用Evd仪器特点
动态变形模量Evd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，是高速铁路路基填筑压实控制的主要指标。其计算方法为 （1）
式中：D为圆形刚性荷载板的直径,300mm；为土体泊松比,仪器设计时取0.21；为荷载板下的最大动应力，是在刚性基础上，当最大冲击FS=7.07kN且冲击时间ts=17ms时标定得到的，即=0.1MPa；s为实测荷载板下沉幅值（mm）；Evd的单位为MPa。
将D、值代入式（1）后可得
（2）
式中：为圆形刚性荷载板的半径，为150mm；将=150mm，=0.1MPa代入式（2）后，得：（3）
现场所用Evd测试仪为DBM型动态变形模量测试仪，图1为实测的时间-沉降量曲线。通过现场测试与测试结果分析发现，仪器的工作特点为：
1、落锤开始接触阻尼弹簧时开始计时，并同时记录沉降量（包括到达最大沉降量后的回弹）随时间的变化；
2、沉降量变化记录从开始到结束的时间为 17 ms，若 17 ms 之前弹性变形已经恢复，则时间-沉降量曲线末端为水平线；若 17 ms 后弹性变形并未完全恢复，则时间-沉降量曲线不能反映 17 ms后的回弹变形；
3、时间-沉降量曲线可分解成 3个阶段：①落锤开始接触阻尼弹簧并向下运动的下降阶段；②落锤继续与阻尼弹簧接触并向上运动的回弹阶段；③落锤离开阻尼弹簧，在导向杆上运动的滑动阶段。其中落锤回弹阶段与落锤滑动阶段的时间-沉降量曲线会有明显的拐点。
时间/ms
图1 Evd时间-沉降量曲线
（二）Evd值与路基压实质量的关系由Evd 值与填料的关系分析可知，Evd值的大小与填料的动模量、动黏聚力、动摩擦角等因素有关。但对既定的填料，其动模量、动黏聚力、动摩擦角等因素并不是确定的，而是与诸多因素有关，如填土的密实程度、含水率等。对于不同的填料，影响因素还包括粒径级配、颗粒组成、颗粒形状、矿物成分等。在我国规范中，Evd值是作为路基压实质量检测指标出现的，且只在基床部分以及过渡段级配碎石填筑压实质量控制做了检测要求。对路基填土压实，本质是要消除填土的塑性变形（弹性变形主要由填料本身性质决定，通过碾压无法消除），所以K30能较好地反映填土碾压后的压实质量。
由于粗粒土填料摊铺时粗细填料离析导致不同部位土体的性质具有一定的差异，不同性质的土体在静力作用（K30检测）与动力作用下（Evd检测）变形性能也将有一定的差异，其最主要的原因是两种检测指标的检测方法不同。K30是由一次载入时荷载与沉降量的关系计算所得，而且是在荷载板的沉降量达到 1.25 mm 后停止载入。当压实质量较好时，载入板的沉降量达到 1.25 mm 所需的荷载就大，其K30值也就大；当压实质量较差时，载入板的沉降量达到 1.25 mm 所需的荷载就小，其K30值也就小，但不同情况下 1.25 mm 沉降量中弹性变形与塑性变形的比例是不同的，因此，尽管K30的计算表达式为路基的刚度指标，但并非是真正意义上的路基刚度指标。而Evd在正式检测前有 3 次与正式检测时相同的预冲击，当压实质量较差时，预冲击对填土能起到较大程度的压实作用，并且检测结果是 3 次检测结果的平均值，也就是说在最后一次冲击时，该测点已经进行了 5 次相同的加载。从图 13 还可看出，在K30小于 60 MPa/m 时（压实质量很差），Evd的值都在 45 MPa 以上，符合现行规范要求。从正式检测时的沉降量曲线也可看出，当压实质量较差时，前一次冲击时的沉降量比后一次冲击时的沉降
（三）动态变形模量测试的工作原理
动态弹性模量Evd是指土体在一定时间、大小的竖向冲击力作用下抵抗变形能力的参数。动态变形模量测试仪的工作原理：采用一定质量的落锤，从一定高度自由落下，通过阻尼装置、附加电路板，对路基产生瞬间的冲击，使路基产生沉陷。也就是采用一定质量的落锤，从一定高度自由落下，模拟列车运行时对路基产生的动荷载效应冲击路基，在冲刷能相同的条件下，测试路基的垂直变形值，以此计算路基的动态变形模量Evd指针。从理论上讲，路基碾压越密实，沉陷值越小，路基的动态变形模量Evd值越高；反之，路基的Evd值越低。
动态变形模量测试仪的测试深度，即落锤自由下落对路基产生的冲击影响深度，也是该测试仪的主要技术指标和研究内容之一。落锤的质量和落高是决定冲击影响深度的主要因素，落高一定时，落锤越重，影响土体的深度越深，反之则越浅。但对于便携式测试仪来说，落锤太重，不便于携带。所以在研制时，采用直径为30cm的附加电路板，10Kg的落锤。落锤从一定高度自由落下，通过阻尼装置、附加电路板对路基产生冲击，再通过在土体中不同深度处分层埋设压力和的试验方法，测试沿土层深度方向锤击能量衰减的程度，来确定冲击影响深度。根据测试资料分析，锤击能量的大部分（约70%）消耗在40cm厚的土层内。因此可以得出落锤冲击路基的影响深度为40～50cm，满足路基施工中每层填土碾压后30cm的分层检测。
（四）检测仪器：动态变形模量测试仪器由加载装置、载荷板和沉陷测定仪三部分组成。
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；
2、荷载板主要由圆形钢板和传感器等部分构成；
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。沉陷测试范围：(0.1～2.0)mm±0.05mm。
（五）现场检测
1、荷载板放置在平整好的测试面上，安装上导杆并保持垂直。
2、将落锤提升至(脱)挂钩装置上挂住，然后使落锤脱钩自由落下，当落锤弹回时将其抓住并挂在(脱)挂装置上。按此操作进行3次预冲击。
3、进行3次冲击测试，作为正式测试记录。测试时应避免附加电路板的移动和跳跃。
二、动态平板荷载试验仪的主要技术性能参数及适用范围
（一）测试范围满足：10MPa≤Evd≤225MPa：
（二）测试深度范围：400～500mm：
（三）测试面最大坡度：5％：
（四）总重：35Kg，落锤重：10Kg；
（五）最大冲击力：7．07KN；
（六）附加电路板直径：300mm；厚度：20mm；
（七）沉陷测试范围：O．20～2．00mm；精度：±5％；
（八）环境温度范围：O～400C；
适用范围：Evd动态平板荷载试验适用于粒径不大于荷载板直径1／4的各类土和土石混合填料，测试有效深度范围为400～500mm。它广泛适用于铁路、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。也能适用予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。
三、应用动态平板荷载试验的优势
动态平板荷载试验是一种新的检测方法，与其他传统的试验方法相比，具有以下优点：
（一）用Evd动态平板载荷试验方法检测路基的动态变形模量Evd指针，操作简单、测试速度快，检测一点只需三分钟。所以，在施工中可以增加检测点的数量，使试驗数据更全面、更有代表性；并且还可以随时跟踪检测，真正实现施工过程中的质量监控。
（二）该检测方法是模拟列车高速行驶时对路基产生的冲击效应进行动态测试，与静载试验相比，更能反映路基土的实际受力情况，所以这种测试方法特别适合铁路、公路、机场等受动荷载作用的地基质量监控测试。
（三）检测仪器体积小、重量轻(总重量不超过35公斤，单件重不超过15公斤)、安装携带方便，且不需外加附属设备。在路基的狭窄地段，如路桥过渡段、边坡附近检测也非常方便、适用。
（四）通过在细粒土、碎石土、粗粒土、级配碎石等土类，几百组与静载测试的对比试验，试验结果表明：在同一路段，填料相同时，两者具有良好的相关关系。测试数据数字显示且现场打印，确保测试结果准确、客观。
四、动态变形模量测试仪应用实例
动态变形模量测试仪于上世纪末开始在客运专线等路基施工中使用。在浙赣线电气化提速改造工程施工中，对细粒土、粗粒土、碎石土、级配碎石等填料进行了动态变形模量Evd检验，根据现场的试验资料统计计算，Evd与地基系数K30之问具有较好的相关性。所以，根据某种条件下对同类性质的填料的Evd与K30的相关关系．可以推算出测试点的地基系数K30值。在高速铁路中直接将Evd作为基床表层和过渡段的压实指标，与K30同时作为必检指标。动态平板荷载试验方法与动态变形模量测试仪的应用，将真正实现路基承载力的检测方法的大幅度减化，试验结果更符合实际，检测速度、效率大幅度提高，经济效益和社会效益显著提高，受到建设、监理和施工单位的好评。
结论
通过检测路基的动态变形模量来评价路基的压实效果和施工质量，是路基施工质量检测技术的发展方向，特别是高速铁路列车运行速度的提高。这种检测方法更科学、更符合土体动力特性的实际情况。另外，随着路基施工机械化水平的大幅度提高和先进的装运、摊铺、压实机械的使用，路基的填筑速度不断提高，而传统的静载检测方法已不能适应，出现了施工等待检测结果的现象。为了提高施工效率、施工质量和经济效益，有必要采用和推广动态变形模量的检测方法。
因此，通过检测路基的动态变形模量来评价路基的质量是提高铁路工程质量的重要部分。
参考文献
[1]韩玉玺.基于铁路路基工程的检测试验[J].门窗，2012，（8）.
[2]汤小红.铁路工程质量检测中的问题分析[J].中小企业管理与科技，2011，（5）.
[3]李娅，赵文.采用动态变形模量Evd测试路基压实质量的适用性研究[J].铁道建筑，2009，（8）.