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浅析机场道面的地基反应模量试验技术

摘要：地基反应模量对机场跑道、滑行道的设计有着非常重要的意义，地基

反应模量K值宜通过现场平板荷载试验测得。本文结合沈阳桃仙国际机场扩建

工程和某通航起降点工程的现场平板荷载试验，简单介绍地基反应模量试验及计

算方法。

关键词：原理反应模量试验方法

1、引言

机场道面通常是按照机场主要飞机的最大起飞重量进行设计，若飞机的

荷载超过道面的允许承载力，道面就会产生过大的变形而导致破坏，影响机场的

正常使用和起降安全。道面在长久的使用过程中由于受各种不同类型飞机的升降

及滑行，加之砼本身的特性变化，气候、环境等不同因素影响，地基状况等都会

发生变化，进而影响道面的承载力。地基反应模量参数K的识别大都采用文克

勒弹性地基板理论，在数学上计算比较简单方便也能较好的反映地基的实际工作

状态，在机场道面力学计算中得到广泛的应用。

2、原理

地基反应模量是表征文克勒地基的变形特性，是原捷克斯洛伐克工程师

（Winkler）于1876年提出的，基本假定是：地基上任一点的弯沉L，仅与作用

于该点的压力P成正比，而与相邻点的压力无关，压力与弯沉值关系的比例常数

k称为地基反应模量。根据上述假定，可把地基看作是无数彼此分开的小土柱组

成的体系，或者是无数互不相联的弹簧体系。文克勒地基又可称为稠密液体地基，

地基反应模量K相当于液体的密度，地基反力相当于液体的浮力。模型由于假

设简单，K值测试方便，被广泛采用。我国过去在机场道面设计中一直采用地基

反应模量。

3、设备装置及加载方法

1）设备装置

承载板：直径750mm

载重系统：重物及反力装置

加荷系统：千斤顶(＞20吨)、压力表或测力环

位移测量：贝克曼梁、百分表

试验装置采用堆载平台反力装置,加载装置用油压千斤顶,承载板用4～5

层圆钢板,最下面的承载板(与地基土直接接触)用厚28mm,直径为750mm的

圆钢板,上叠板(3～4块)用直径范围为450mm～600mm,厚25mm～30mm的

钢板。各级加载量用油压千斤顶上的压力表控制,承载板的沉降量用百分表观测。

2）加载方法

现场试验共分5级加载，由主梁、工字钢、重物反力装置组成，荷载值

通过压力表测量，基板沉降则通过布置于承载板表面的贝克曼梁的位移百分表测

得，所有百分表均用磁性表座固定于基准梁上。

4试验方法

1）试验基坑的开挖

在测点位置上开挖试验基坑,基坑宽为2.5m,长为2.5～4.5m,深度为0.

55m～0.90m,一般挖入试验目的层0.15～0.50m。在基坑中部放置承载板的位置

用铲或刮刀铲至水平,以便平稳放置各试验的承载板。

2）试验方法

在已铲至水平的土基表面均匀铺细砂少许找平,将大承载板安放平稳并

左右转动半周,再用水平尺校正,同时用垂球检查平台荷载重心是否对准大承载板

中心,然后在大承载板上从大到小叠置3～4块不同直径的厚钢板,各承载板的中

心对齐。接着安置千斤顶,设置基准桩和基准梁,最后把3个百分表按120°交角

安装在最下层的大承载板上。安装完毕后,用15.4kN荷载预压1～2次,使承载

板紧贴土基表面。卸载后调表对零,然后分级加载,每级加载后120min读取沉降

值。加载分级为:0.0→0.034→0.069→0.103→0.137→0.172→0.206（单位：

Mpa）。

5、试验资料整理

5.1根据测试结果绘制P～S曲线图

5.2地基土反应模量的计算

1)土基反应模量的计算

为使所确定的地基反应模量值有代表性，通常有两种作法：当地基较软弱时，

取L=0.127cm时相对应的压力P计算地基反应模量；当地基较为坚硬时，取单

位压力P=0.07MPa时相对应的弯沉值L计算地基反应模量。飞行区内各试验点