落球式岩土力学特性测试仪

粘土、粉土、砂土、砂砾石及水泥稳定土等各种岩土材料

在填方工程中，岩土材料力学特性（包括刚性特性及强度特性）是其最为重要的力学指标。同时，由于岩土材料的力学特性受到很多因素的影响，如材料种类，级配，含水量，密度，碾压方式等，长期以来一直寻求一种能够现场测试岩土材料力学特性的简便可靠的方法。特别是近年来，随着高速铁路，高速道路的迅猛发展，对填方工程的质量要求日益严格。

我们从1999年起，与海内外合作伙伴一道，开发了以落球式材料力学特性测试技术（简称“落球检测技术”）为核心的岩土材料力学特性的现场测试技术。该技术不仅可以快速、简便地测出材料的刚性（如压缩模量、回弹模量、地基系数等），而且可以同时测出材料的强度指标（如内部摩擦角等、水泥稳定土的抗压强度等），具有极其广阔的应用领域。。

我们具有相关技术的全部知识产权，并申请和获得了多项国家发明专利，产品出口到日本等海外。。

功能强大：

一机多能，测试内容丰富；满足各种现行施工设计规范。

性能可靠：

完善的理论体系；精度高、重复性好；标准程序化操作，全自动解析，无人为干扰；统计处理，更科学直观。

操作简单：

无需系统培训；无需重型机械。

快速便捷：

测试前无需平整地面；每分钟5-6测点；较诸传统方法，效率提高数百倍。

直观反映：

直接测试强度指标和变形模量，更直观反映材料的力学特性。

适用范围广：

不受施工场地制约

1) 接触時間による地盤材料の変形特性の測定技術，特許第3491263号；

2) 采用加速度传感器来提高便携式弯沉仪（H-FWD）测试精度的方法，ZLA200510021852.X；

3) 落球式岩土材料力学特性的现场测试方法和装置，ZL200810087044.7。

变形模量：是基于Hertz冲击理论，即当球体以一定的速度碰撞测象材料时，材料越坚硬，回弹越快，接触时间越短。因此，通过测试接触时间，即可反算材料的变形模量；

塑性修正：由于岩土类材料具有明显的塑性性质，其压缩和回弹时的变形模量之间具有较大的差异。因此，我们通过分离压缩过程和回弹过程，从而分别推算出材料的压缩变形模量E，和回弹变形模量Eur。

强度指标测试原理
Vesic空洞扩张理论的概念：当物体压入岩土材料内部时，会对周围土体挤压并形成塑性区。因此，通过分析压入力、塑性区的大小，即可推算材料的强度指标。

Vesic空洞扩张理论的概念图

Vesic空洞扩张理论在落球技术中的概念：由于粘聚力C和内摩擦角成对出现，因此假定其中之一，就可测试另外一个指标。

空洞扩张理论在落球技术中的概念图

其他指标测试原理

通过测试的压缩和回弹时的变形模量，可以换算其他多个指标：

·通过对同种土质、同样施工条件下的标定，可以推算土质材料的物理指标（干密度、压实度Dc、相对密度Dr）；

·结合弹性理论，在压缩时变形模量的基础上，计算测试对象的地基系数K30；

·根据日本地盤工学ハンドブック规定，在压缩时变形模量的基础上，可推算测试对象的CBR 值；

·根据《公路路面基层施工规范》规定，在回弹时变形模量的基础上，可推算测试对象的弯沉值。