壓實度成果

⑴ 研究概況及主要進展

自從人類進行煤炭開采伊始，就存在煤炭頂板安全問題。多年來，國內外學者對煤礦頂板穩定性研究進行了不懈的探索，取得了大量的研究成果。特別是近 30 多年來， 「塊體理論」、「模糊評判法」、「灰色理論法」、「模糊聚類法」、「人工神經網路法」、「沉積學方法」、「層次分析法」、「地震屬性法」、「地應力分布法」等多種方法，從不同角度分析了頂板穩定性，對煤礦的安全生產起到了指導性作用。

1.2.1 國外研究歷史

1.2.1.1 引入沉積作用分析

據郭德勇等 ( 2002，2003) 資料，20 世紀 60 年代，Zienkwicz ( 1977) ，Goodman( 1968) ，Desai 等就將有限元引入地質研究中。20 世紀 70 年代，Elliott ( 1974) ，Ferm 等( 1978) ，Horne 等 ( 1978) ，Hylbert ( 1977) 等學者注意到沉積作用與頂板穩定性的聯系，將沉積學理論引入到頂板穩定性的研究中，著重分析了河道作用和決口扇沉積對頂板穩定性的影響。20 世紀 80 年代初，Petranoff ( 1980) ，Bunnell ( 1982) 等嘗試從沉積學角度對頂板條件進行了分類，Houseknecht 等 ( 1982) 則進一步將沉積條件與煤和瓦斯突出、煤層變化相聯系，Truman 和 Horne ( 1982) 已開始嘗試將此類研究成果用於指導生產: 查明了影響煤礦頂板岩層穩定性的主要沉積地質因素有沖刷與凸頂、滑面、擦痕、夾薄頂煤層的砂頁岩互層等; 發現煤礦頂板岩層在垂向上和側向上厚度和岩性變化很大，在礦井煤炭開采過程中頂板冒落、老頂來壓和岩煤層突出往往發生在老頂砂岩與頁岩的過渡部位。T.V.Petranoff ( 1980) 和 H.H.Damberger ( 1980) 指出，井下回採時，煤層頂板的質量取決於各種岩石類型的內在聯系、同沉積構造、沉積早期的壓實強度和後期構造特徵諸因素。其中頂板的大部分特徵可能與沉積作用或早期壓實過程有關，後期的構造運動起著強化這些早期特徵的作用。1982 年，美國學者 C.D.Elifrits 將地理信息系統 ( GIS) 技術應用於房柱式開採煤礦地面塌陷，開拓了 GIS 在煤礦災害方面應用之先河。

20 世紀 90 年代，V.R.Shear-Albin ( 1993) 總結認為煤礦井下遇到的大多數控制問題可歸因於開採煤層圍岩的沉積作用或早期壓實強度和後期構造特徵諸因素。其中頂板的大部分特徵表現在沉積特徵和構造特徵兩方面。與此同時，在地質構造復雜的礦區多採用儀器探測技術，如利用地質雷達探測工作面前方地質構造和地質異常體等技術。前蘇聯地質學家更重視利用各類地質參數預測開采前方地質變化，如研究煤的物理化學特徵來預測斷層，統計地質數據進行構造變形分析; 前聯邦德國在魯爾區採用構造成因解析法、槽波地震等方法對工作面前方構造及頂板穩定性進行分析預測，均取得了良好的效果。

1.2.1.2 引入地震分析技術

20 世紀 70 年代與 80 年代期間，在石油地震勘探中用得最多的地震屬性研究是基於振幅的瞬時屬性。90 年代，地震屬性技術取得了重大突破，其范圍從計算單道瞬時同相軸屬性到提取復雜的多道分時窗的地震同相軸屬性以及到生成地震體屬性。地震屬性技術的應用范圍也從簡單檢測振幅異常發展到檢測流體前緣隨時間的變化。

1994 年，Amoco 石油公司開發了可用於描繪斷層和地層特徵的三維相干演算法，在1995 年的第 65 屆 SEG 年會上，Amoco 石油公司公布了一項用於描述斷層和地層特徵的解釋性處理技術，即相干體 ( Coherence Cube) 技術。相干體技術的出現在地球物理界引起很大的反響，被視為三維地震領域尤其是資料處理解釋方面的革命，加深了人們對三維數據體的地質理解。

1995～ 1996 年，Bahorich 和 Farmer 把地震相乾性技術從其他地震數據處理技術中分離出來，將相乾性作為一種獨立的地震屬性展示在物探工作者面前，並指出，對應於該項技術的相干演算法在地質構造檢測方面特別有效，可突出地下地層的細微變化。

在此期間，Mikes S.Bahorich 發表了關於相干數據體的論文，藉助三維相干數據體解釋地震資料不連續性成像的斷層和岩性變化區帶。Kenneth A.Ortmann 應用三維相干數據體研究大地構造的扭曲運動，延伸了相干數據體的應用領域。Schlumberger-GeoQuest 地震解釋軟體公司也把與相干體技術對應的軟體推向市場，加速了相干體技術的應用和普及。

Marfurt 等在 1998 年和 1999 年分別提出了他們的研究成果 ( 李增學，1994) ，討論了用基於相似的相干演算法計算三維地震屬性和存在構造傾角的相干計算方法。Marfurt 等人在原有的 C1、C2和 C3相干演算法的基礎上，對相干演算法進行了一定程度的改進。

1.2.2 國內研究進展

1.2.2.1 傳統地質學分析

國內一些學者從含煤地層沉積環境入手，在分析煤層及其頂板形成沉積條件的基礎上，按不同沉積模式分別建立了區域性沉積模式與頂板穩定性關系，對頂板穩定性進行了成功預測。葛道凱 ( 1994) 、彭蘇萍 ( 2000) 、孟召平 ( 2002) 等就沉積層序和頂板砂體厚度變化諸方面對頂板冒落性影響進行相似模擬試驗研究的基礎上，提出了頂板穩定性地質模型，並指出煤層頂板性質基本上取決於沉積建造亞相特徵，頂、底板原始沉積環境的空間分布控制了采場頂板整體質量。提出從影響頂板穩定性的地質因素入手，結合岩石力學和采礦工程學的研究方法對煤層頂板穩定性進行了較詳細的研究。

於雙忠 ( 1994) 和彭向峰 ( 1997) 等從工程地質分析方法入手提出了煤礦巷道圍岩穩定性評價新方法: 首先選定 4 個主要的影響因素，即岩石強度、結構面、水對岩體的影響及原岩地應力狀態，然後把這 4 個指標綜合到一張分類圖表中。丁述理 ( 1998) 等建立了單因素分析、綜合評判的研究方法: 根據能獨立反映某地區某段岩石 ( 體) 工程穩定性的一些獨立的因素或變數，如岩石的單向抗壓強度、分層厚度、裂隙發育程度、岩性、岩石的形成環境、岩心完整性、岩心採取率等鑽孔資料獲得的信息，分析這些單因素的評價結果，去粗取精、去偽存真、綜合評判，從而有效地削弱各種技術因素、自然因素和人為因素的影響，使最終分析結果能更准確地反映頂板岩石工程穩定性的實際情況。孟召平、程浪洪 ( 2007) 等分析了淮南礦區地應力條件，通過現場地應力測量和理論分析以及數值模擬計算，探討了圓形硐室圍岩應力分布和不同側壓下回採工作面頂板穩定性分布，得出了回採工作面頂、底板穩定性與側壓系數大小密切相關的結論。

徐東強 ( 1999，2000) 等提出運用塊體理論法進行礦體頂板穩定性分析，通過詳細的現場結構面調查，採用赤平極射投影或矢量分析方法，確定采場中的優勢結構面產狀，判斷由優勢結構面所切割塊體的穩定性。

1.2.2.2 頂板穩定性的定量分析進展

從 20 世紀 70 年代起，我國的一些科研工作者開始了針對頂板穩定性的岩體工程力學數學方法及結合計算機進行的模擬運算，以期對煤層頂板穩定性進行定量評價和預測。塗敏 ( 1995) 利用模糊類聚法分析了煤層頂板穩定性; 楊雙鎖等 ( 1997) 利用有限元法對采場頂板穩定性進行了定量分析及分類研究; 張樹光等 ( 2000) 應用離散元法對頂板穩定性進行了分析，如通過採用水平層狀、正交節理模型頂板建立模型，檢測整個頂板的變形來實現其穩定性預測和分析; 曹慶奎、蔡振禹 ( 2004) 利用加權灰色模型評價了煤層頂板穩定性，經過實例分析提出了主觀賦權法和客觀賦權法相結合的灰色加權關聯度綜合評價法，該方法可較好地反映出煤層頂板地質條件的灰色性特徵，使評價結果客觀合理; 文曉紅、楊曉東 ( 2004) 提出了將單因素分析、模糊二級評判法相結合的方法來研究煤層頂板穩定性，合理選擇能反映煤層穩定性的單因素地質因素，可以極大限度地利用現有勘探成果資料，合理地考慮各種因素來評判頂板綜合質量，該方法簡單、靈活，評判結果較為准確; 夏玉成、樊懷仁 ( 1998) ，朱寶龍、夏玉成 ( 2001) ，凌標燦等 ( 2003) 針對模糊綜合評判模型需要確定因素權重集和隸屬函數的人為性等缺點，提出運用人工神經網路定量評價礦井構造，通過構造網路，進行學習訓練，得到評價模型，然後進一步計算和預測，該方法可避免偶然性引起的誤差，在條件比較復雜或應用單因素難以判斷時，獲得了明顯效果; 李增學、劉海燕等 ( 2004) 提出了應用層次分析法評價煤層頂板穩定性，在確定影響因素權值後，對研究區進行綜合分區，依據沉積條件、構造發育特點和岩石力學特徵，按照基本因素權重大小進行復合疊加，最終完成定量評價。

1.2.2.3 地球物理探測技術研究

( 1) 地球物理勘探方法的應用

從 20 世紀 60 年代以來，礦井地球物理勘探方法受到人們的普遍重視。如岩體原位應力測量、高精度重磁探測、各種波法、直流電場層析成像、放射性紅外測量、孔中電視與防爆測井、磁偶源頻率探測與地電法等。近幾年，隨著計算機技術水平的提高，各種測試儀器的現代化水平也不斷提高，體積小、靈敏度高、存儲信息量大、操作簡單而功能強大的聲波測試儀的應用，給煤層頂板穩定性監測帶來了很大的方便。

對地質構造探測有顯著優勢的煤田地震勘探在我國起步較晚。在 20 世紀 80 年代中期以後，蓬勃發展並臻成熟的高解析度數字二維地震勘探技術在煤田勘探中得到廣泛應用。魏樹滿 ( 1998) 利用鑽孔聲波測試數據，提出了對岩體進行較精確的速度分層的一種數據處理方法，並通過理論模型及實際聲波測試資料對層析技術進行了分析論證。王宏圖等( 1989) 利用岩體地應力聲波測試方法確定了四川某礦岩體內松動圈范圍。徐東強等( 1999) 利用聲波測試技術在金廠峪金礦難采礦體頂板穩定性研究中成功預測出了頂板松動圈厚度以及破碎帶位置和厚度。郭學彬等 ( l999) 應用聲波探測技術探測爆破作用對礦柱損傷的程度和影響范圍，為研究礦柱的穩定性提供了依據。王輝、黃鼎成 ( 2000) 利用地震層析成像技術，根據岩體結構理論和地震波在軟弱結構面的傳播特性，利用地震層析成像技術，實現了岩體穩定性的准確探測與軟弱結構面的空間定位。吳文金等 ( 2000)運用岩體聲波探測技術測定了淮北蘆嶺煤礦巷邁圍岩松動圈，進行了圍岩穩定性分類，為蘆嶺煤礦今後的巷道支護設計提供了依據。

( 2) 地震信息解釋技術的應用

進入 20 世紀 90 年代中期，有效探測小構造的三維地震技術得到應用，近年來基於三維地震信息精細解釋構造的地震屬性技術和相干/方差體技術得到重視和發展。

相干/方差體技術利用相鄰道地震信號之間的相似性來描述地層、岩性等的橫向非均勻性，特別是在識別斷層以及了解與儲集層特徵密切相關的砂體展布等方面非常有效。利用相干/方差演算法對三維地震數據體進行相干處理後就可得到對應的三維相干/方差數據體。應用三維相干/方差時間切片進行構造解釋和岩性解釋，可以幫助解釋人員迅速認識整個工區斷層等構造及岩性的整體空間展布特徵，從而達到加快解釋速度及提高解釋精度、縮短勘探周期的目的。

國內對相干技術的討論相對較晚，基本上是借鑒、吸收消化國外的先進成果。石油行業於 1996 年開始使用相干體技術並取得了較好的效果。佘德平、曹輝 ( 1998) 等發表了相干數據體研究成果，提出了相干數據體的製作方法並論述了三維相干數據體在實際資料解釋中的應用，證明了相干體技術有效、快速和無需人工干預等特點; 杜文鳳 ( 1998)的研究表明，在斷層解釋、采空區圈定、巷道檢測等方面應用相干體技術能解釋落差為3m 左右的小斷層，並且比常規解釋方法更直觀、快捷。

對於方差數據體，目前研究成果較少。林建東 ( 2000) 的研究表明，方差技術能夠更好地滿足礦井建設的要求，准確解釋含煤地層中落差更小的斷層，而且可以更加准確地給出斷裂帶的產狀和延伸方向，也可探明更小的地質異常體。常鎖亮 ( 2003) 等則在方差體技術應用小斷層、陷落柱等地質異常體良好的自動識別能力方面進行了有效的探索。地球物理技術已經成為高產高效煤礦生產中必不可少的手段。近幾年來，地震屬性技術受到地球物理界的極大關注。地震屬性研究已經成為地震數據處理和解釋中重要的研究內容之一。地震屬性技術在我國的發展，起步於 20 世紀 80 年代中後期，主要的目的是將地震屬性應用於油藏描述。郭彥省、孟召平 ( 2006) 等介紹了應用地震屬性技術預測煤層頂板岩性的方法，通過應用交會圖、相關分析方法，對鑽孔處地震屬性與煤層岩性關系進行分析，優選地震屬性，將得到的地震屬性用神經網路來識別，進而進行應用和預測，取得了較好的應用效果。

地震屬性 ( seismic attribute) 指的是那些由疊前或疊後的地震數據，經過數學變換而導出的有關地震波的幾何形態、運動學特徵和統計特徵，它是地震資料中可描述的定量化特徵，代表了原始地震資料中所包含的總信息的子集。現在廣泛應用的地震屬性有 20 多種，並且新的地震屬性還不斷地從地震數據中被挖掘出來。單一的地震屬性所提供的信息往往是片面的，需要對眾多復雜而又相互關聯的地震屬性進行更深入、更貼近本質的認識。

地震屬性的分類至今沒有統一的標准，不同的學者分別提出過不同的屬性分類。結合煤田地震勘探的特點，可以根據運動學/動力學特徵把地震屬性分成 8 個類別: 時間、振幅、頻率、相位、波形、相關、吸收衰減、速度。地震屬性的類型很多，要根據解決的地質問題來選擇相應的地震屬性。

( 3) 地震反演技術

自 20 世紀 70 年代以來，地球物理學家提出了多種地震反演方法。地震反演具有明確的物理意義，是預測岩性的確定性方法，在實際應用中取得了顯著的地質效果。

地震反演是利用地表觀測地震資料，以已知地質規律和鑽井、測井資料為約束，對地下岩層空間結構和物理性質進行成像 ( 求解) 的過程，是反演地層波阻抗 ( 或速度) 的地震特殊處理解釋技術。

地震反演通常指波阻抗反演。波阻抗反演技術是岩性地震勘探的重要手段之一，根據鑽孔測井數據縱向解析度很高的有利條件，對井旁地震資料進行約束反演，並在此基礎上對孔間地震資料進行反演，推斷煤系地層岩性在平面上的變化情況，這樣就把具有高縱向解析度的已知測井資料與連續觀測的地震資料聯系起來了，實行優勢互補，大大提高了三維地震資料的縱、橫向解析度和對地下地質情況的勘探研究程度 ( 李慶忠，1993) 。

地震反演方法基於介質模型的假設條件不同，有直接離散反演方法和波動方程連續估計反演方法; 基於研究域的不同，有時域反演方法和頻率域反演方法; 從實現方法上可分為 3 類，即遞推反演、基於模型反演和地震屬性反演; 基於求解方式的不同，有直接反演方法、迭代反演方法和搜索類反演方法。

近年來，隨著勘探地球物理學的發展，非線性反演方法突飛猛進。除一些傳統的非線性反演方法，如梯度法 ( Gradient method) 、牛頓法 ( Newton method) 和蒙特卡洛法( MonteCarlo method) 外，一些啟發式的反演方法，如模擬退火法 ( Simulated Annealing) 、遺傳演算法 ( Genetic Algorithm) 、人工神經網路法 ( Artificial Neural Networks) 、小波分析法( Wavelet Analysis) 等應運而生。隨著並行計算機的出現，需要大量計算時間的非線性的反演方法有了發展的前提。

波阻抗反演是利用實際地震資料，以地質鑽井和測井信息為約束條件，對地質構造和儲層物性進行求解的過程，是進行儲層預測和描述的必要手段。普通的高解析度地震剖面不能分辨薄儲層，而測井約束波阻抗反演技術以測井資料豐富的高頻信息和完整的低頻成分補充地震有限帶寬的不足，綜合地質、測井信息作為約束條件，得到高精度的波阻抗資料。

目前地震反演軟體主要有: 俄羅斯地礦部的 PARM，法國 CGG 公司的 ROVIM，中國石油大學的 ANNLOG，加拿大 Hampson-Russell 公司的 STRATA，荷蘭 JASON 公司的 JA-SON，丹麥的 ISIS。這些軟體各有特色，使用最多的反演軟體是 STRATA，它使用起來相當方便，無論是地質人員還是物探人員都可以直接做反演工作。

1.2.2.4 多源信息預測方法

1982 年，美國學者 C.D.Elifrits 將地理信息系統 ( GIS) 技術應用於房柱式開採煤礦地面塌陷，開拓了 GIS 在煤礦災害防治方面應用之先河。從 80 年代後期起，我國學者也引進了 GIS 技術，並且不斷拓展它的應用范圍，主要包括煤層頂板穩定性預測、煤礦突水預測、岩溶陷落柱的探測等，取得了一定的效果。GIS 技術的引入，為煤層頂板穩定性預測提供了新的思路和手段。

⑵ 成果與認識

在前人研究成果的基礎上，結合大量的分析測試資料和數據，按照上述的研究路線和思路，通過對東營箕狀斷陷湖盆北部陡坡帶沙河街組層序地層格架內成岩演化研究，取得了以下成果和認識：

1）在東營箕狀斷陷湖盆北部陡坡帶區域構造特徵以及沉積體系研究的基礎上，詳細研究了東營凹陷北部陡坡帶沙河街組層序地層特徵。將沙河街組共劃分出了2個二級層序和6個三級層序，並建立了東營凹陷北部陡坡帶層序地層格架。

2）通過大量岩石鑄體薄片分析、掃描電鏡分析、粘土礦物分析等測試數據、資料的分析，詳細研究了東營箕狀斷陷湖盆北部陡坡帶沙河街組主要成岩作用類型及特徵。主要成岩作用包括壓實、壓溶作用、膠結作用、溶蝕作用、交代作用等類型。其中，不同的層序內以及不同構造部位的成岩作用有所差異。並詳細研究了陡坡帶沙河街組內5種不同沉積體系內的成岩作用類型及特徵。

3）詳細研究了箕狀斷陷湖盆陡坡帶層序形成演化與成岩作用的關系。結果表明：層序界面對成岩作用有著控製作用，層序界面之下通常發育碳酸鹽膠結和溶蝕作用，界面之上通常發育粘土礦物膠結和石英次生加大，此現象在盆地邊緣的二級層序界面表現尤為明顯；體系域對成岩作用也有一定的控製作用，例如湖盆擴張體系域通常發育有石英次生加大和鐵碳酸鹽膠結和黃鐵礦膠結。不同層序內的成岩作用組合也存在差異，從SQ1—SQ6層序演變過程中，由於湖盆水體的變化，使成岩作用演化存在差異，導致成岩作用差異。

4）劃分了東營箕狀斷陷湖盆北部陡坡帶沙河街組成岩演化階段。東營凹陷沙河街組主要處於早成岩A期、早成岩B期、中成岩A期和中成岩B期。SQ1—SQ6層序演化階段對應於中成岩B期—早成岩A期。

5）對沙河街組成岩演化進行了恢復研究。結果表明，一個層序形成之後，後期的成岩作用受到了原始水介質、構造條件、成岩酸性流體的控制。同一層序，由於後期埋藏深度和地溫條件的不一樣，成岩作用存在差異性。總體來講，東營凹陷北部陡坡帶內帶比外帶的成岩演化要快。

6）首次系統詳細研究了箕狀斷陷湖盆陡坡帶不同層序內的成岩相特徵，劃分出了5種主要的成岩相和8種成岩亞相類型。5種成岩相分別為早期弱壓實成岩相、早期弱膠結成岩相、中期溶蝕成岩相、中期再膠結成岩相、晚期緊密壓實成岩相；8種成岩亞相類型分別為塑性組分溶蝕、方解石膠結、（含）鐵碳酸鹽膠結、石英次生加大、高嶺石充填、混層粘土礦物充填、泥青質膠結和硬石膏膠結。最後，詳細研究了研究區不同體系域內成岩相的平面展布特徵。

7）在上述研究基礎上，探討了成岩演化與儲層發育的關系。研究表明，東營凹陷北部陡坡帶層序地層格架內儲層發育與成岩演化過程中各類成岩作用有著密切的關系。最後，引入成岩綜合指數的概念，探討了陡坡帶不同層序內成岩演化強度與儲層發育的定量關系，成岩綜合指數大小與儲層質量優劣有很好的對應關系，成岩綜合指數高的地方，儲層的儲集性好。

⑶ 最大幹密度的計算方法

普通計算
a、壓實度：振動碾壓完兩遍後開始檢驗壓實度，每增加碾壓兩遍後再次檢驗壓實度，直至壓實度達到要求，採用灌砂法按隨機取樣的方法檢驗壓實度試驗。壓實度檢測如果合格即可停止碾壓，否則繼續碾壓，每碾壓完一遍後檢驗壓實度，檢測頻率為2000m2檢測8點。
b、高程（厚度、松鋪系數）：上料前布點，並按照測點位置測量下承層頂面高程；在精平後，測量填料頂部高程；碾壓完畢後檢測相同點位的高程，計算厚度、松鋪系數。
c、寬度：底部通過劃邊線控制寬度，頂部通過拉鋼尺檢測壓實後中樁至邊緣的寬度。
d、軸線：上土前按照設計樁位每20米布設中樁，碾壓後通過恢復中樁檢測中樁偏位情況。
2）檢測控制指標：
壓實度：每層不小於規定值；
寬度：每側寬度不小於設計寬度+30cm；
中線偏位：50mm；
厚度、高程、松鋪系數。
3）做好各項檢測指標原始記錄的收集工作。
7、試驗段成果整理及總結報告：
認真做好試驗段的成果整理，總結如下內容：
1）確定最佳的壓實厚度和松鋪系數。
2）確定最佳機械組合。
3）確定不同機械組合下的最經濟壓實遍數。
4）確定最佳壓實厚度和機械組合及壓實遍數。
8、四區標示（上土區、平整區、碾壓區、檢測區）
由於試驗路段較短，作業面無法大面積展開，在路基的大面積施工中，採取四區標示法，規范現場，文明施工。
數值分析[span]
[span]在土方工程中,土的最大幹密度和最優含水量是確保路基壓實質量的兩個關鍵指標。針對目前利用室內標准擊實試驗確定最大幹密度和最優含水量存在的隨意性問題,提出利用數值分析方法中的牛頓插值和迭代方法來擬合土樣的擊實曲線,構建關於干密度與含水量之間的函數關系式,對其求導可以得到最大幹密度和最優含水量。並利用Matlab編制牛頓插值和迭代的函數代碼,從而簡化了求解過程,提高效率和精度。該方法為求解最大幹密度和最優含水量提供了理論依據,為處理擊實試驗數據提供了一種可行的新方法。

⑷ 原位測試與土工試驗及其成果分析

原位測試與土工試驗及其成果分析，是桂林岩溶區岩土工程勘察的一個重要內容。各類工程的地基基礎設計，要求岩土工程勘察提供詳細的物理和力學性質指標。這些參數必須通過室內或場地原位測試得到，在加以整理和分析之後，作為岩土工程勘察報告書的一個重要部分。

1.3.1桂林岩溶地區岩土工程勘察中所常用的原位測試方法

根據岩土條件，在桂林岩溶地區岩土工程勘察中，目前所採用的原位測試方法主要列於表1.2。

表1.2 桂林岩溶地區岩土工程勘察中常用的原位測試方法Table 1.2 Situ testing methods used commonly in geotechnical engineering investigation in Guilin karst region

1.3.2圓錐動力觸探試驗及標准貫入試驗

1.3.2.1輕型動力觸探（N₁₀）試驗

適用於深度小於4 m 的一般粘性土、粘性素填土和砂土層，表層岩溶塌陷地基密實度和地基承載力檢測，此外，還常常用來檢驗地基處理的質量和效果。

1.3.2.1.1試驗主要設備

輕型動力觸探設備主要由圓錐觸探探頭、觸探桿、穿心落錘三部分組成，落錘升降由人工操縱。

1.3.2.1.2試驗主要步驟

（1）探頭貫入土層之前，先在觸探桿上標出從錐尖起向上每30 cm 的位置。

（2）一人將觸探桿垂直扶正，另一人將10 kg穿心錘從錘墊頂面以上50 cm 處自由落體放下，錘擊速率15～30擊/min為宜。

（3）記錄每貫入土層30 cm的錘擊數N'₁₀（擊/30 cm）。

（4）為避免因土對觸探桿的側壁摩擦而消耗部分錘擊能量，應採用分段觸探的辦法，即貫入一段距離後，將錐尖向上拔，使探孔壁擴徑，再將錐尖打入原位置，繼續試驗。或每貫入10 cm，轉動探桿一圈。

（5）當N'₁₀>100或貫入15 cm 錘擊數超過50時，可停止試驗。

1.3.2.1.3資料整理

（1）輕型動力觸探由於貫入深度淺，可不作桿長修正，即N'₁₀ = N ₁₀。

（2）繪制輕型動力觸探擊數N ₁₀與深度h的關系曲線。

1.3.2.1.4試驗成果的應用

確定地基承載力特徵值f_a。目前當地主要還是參考原《建築地基基礎規范》（ GBJ 7—89）的有關規定（表1.3），並結合當地經驗確定f _a值。

表1.3 一般粘性土承載力特徵值f_a與N ₁₀的關系Table 1.3 Relationship between characteristic value f_a of bearing capacity and N₁₀ for general clayey soil

1.3.2.2重型動力觸探（N_63.5）試驗

在桂林岩溶區，主要用於灕江一級階地的卵石、礫石、砂類土的密實度確定和地基承載力確定，尤其是在一級階地的塌陷地基中廣泛運用。

1.3.2.2.1試驗主要設備

重型動力觸探試驗的設備主要由圓錐觸探頭、觸探桿及穿心落錘三部分組成，落錘升降由鑽機操縱。

1.3.2.2.2試驗主要步驟

（1）探頭貫入土層之前，先測出錐尖到錘墊底面之間長度，即觸探桿長度。

（2）待錘尖打入到預測位置時，從觸探桿上標出從地面向上每10 cm 的位置。

（3）穿心錘自由落距76 cm，記錄每貫入土層10 cm 的錘擊數N'_63.5。錘擊速率宜為15～30擊/min。

（4）每加上一根觸桿時，需記錄所加桿的長度，重新統計觸探桿長度。

（5）如N'_63.5>50，連續3次，可停止試驗。

1.3.2.2.3資料整理

（1）觸探桿長度的校正：

當觸探桿長度大於2 m 時，需按下式校正：

N _63.5 =α·N'_63.5

式中：N_63.5——修正後的重型動力觸探錘擊數；

α——為觸探桿長度校正系數，按表1.4選取。

（2）觸探桿側壁摩擦影響的校正：

對於砂土和鬆散－中密的圓礫、卵石層，觸探深度在15 m 內，一般可不考慮側壁摩擦的影響。

（3）地下水影響的校正：

對於地下水位以下的中、粗、礫砂和圓礫、卵石，錘擊數（N _63.5）可按下式修正：

N _63.5 = 1.1N'_63.5 +1.0

（4）繪制重型動力觸探錘擊數N_63.5與深度h的關系曲線。

1.3.2.2.4試驗成果的應用

（1）根據修正後的重型動力觸探錘擊數N _63.5，灕江一級階地的卵石、礫石、砂類土的地基土承載力特徵值f_a，目前主要是查找表1.5確定，實際上表1.5主要是根據《工程地質手冊》第四版所介紹的各種承載力查表綜合而來。

表1.4 動力觸探桿長度校正系數αTable 1.4 Correction factor α of drill rod length in dynamic penetration test

表1.5 卵石土、砂土地基承載力特徵值f_a與N_63.5的關系Table 1.5 Relationship between characteristic value f_a of subgrade bearing capacity of cobble, sand and N_63.5

（2）確定灕江一級階地的卵石、礫石、砂類土的地基土的密實度；主要是參考《岩土工程勘察規范》（GB 50021—2001），見表1.6。

表1.6 卵石土密實度與N_63.5平均值的關系Table 1.6 Relationship between the density of cobble and the average value of N_63.5

（3）確定地基土的變形模量E₀：根據鐵道部《動力觸探技術規程》（TBJ18—87）中的變形模量E₀與N_63.5的關系，見表1.7確定。

表1.7 圓礫、卵石土的變形模量E ₀與N _63.5平均值的關系Table 1.7 Relationship between the deform ation molus of gravel,cobble and the average value of N_63.5

1.3.2.3標准貫入試驗

標准貫入是一種特殊的動力觸探試驗，適用於砂土、粉土、一般粘性土等。該試驗用質量為63.5 kg的穿心錘，以76 cm 的自由落距，將一定規格的標准貫入器預先打入土中0.15 cm，然後再打入0.30 cm，記錄0.30 cm的錘擊數，稱為標准貫入擊數（N）。

1.3.2.3.1試驗設備

標准貫入試驗由觸探頭（又稱貫入器、對開式管筒）、錘墊及導向桿、落錘（質量為63.5 kg的穿心錘）三部分組成。落錘距離由自動脫鉤裝置控制。

1.3.2.3.2試驗步驟

（1）先用鑽具鑽至欲測土以上15 cm，且應確認鑽孔通暢無堵塞。

（2）標貫探頭入土之前，先測出探頭靴口到錘墊底面之間的長度及探桿長度。

（3）將探頭壓入欲測土表面，然後進行錘擊，錘擊速率為15～30擊/min，錘擊落距76 ±2 cm，先記錄貫入15 cm 的預打擊數，然後記下再貫入30 cm 的標貫實測擊數N＇。

（4）若需進行下一深度的貫入試驗，一般應隔1 m 後再進行。

（5）整個標貫過程中，孔壁不能有垮坍或孔壁上軟粘土等不能被擠出，以免造成探桿側壁摩擦加大。

（6）拔出探入器，分開對開式管筒，取出筒內土樣進行描述和試驗。

1.3.2.3.3資料整理

探桿長度校正：當探桿長度大於3 m 時，需按下式修正：

N ＝α _N ·N＇

式中：N——修正後的標貫擊數（擊/30 cm）；

α_N——桿長修正系數，按表1.8確定。

《建築地基基礎設計規范》（GB 50007—2002），《岩土工程勘察規范》（GB 50021—2001）對桿長修正作以下說明：我國一直用經過修正後的N 值確定地基承載力，用不修正的N值判別液化和判別砂土密實度。因此應按具體岩土工程問題，確定是否修正，且需在報告中說明。

表1.8 標貫試驗桿長修正系數α_NTable 1.8 Correction factor α_N of drill rod length in standard penetration test

1.3.2.3.4試驗成果的主要應用

（1）確定地基承載力特徵值f_a。目前主要還是根據《建築地基基礎設計規范》（GBJ 7—89）的規定，見表1.9和表1.10。

（2）確定地基土壓縮模量E_s及變形模量E₀。主要參考《工程地質手冊》第四版所介紹成果，見表1.11。

（3）估算砂類土的抗剪強度指標。主要參考《工程地質手冊》第四版中的表，見表1.120

表1.9 砂土承載力特徵值f_ak與N 的關系Table 1.9 Relationship between characteristic value f_ak of bearing capacity of sand soil and N

表1.10 粘性土承載力特徵值f_ak與N的關系Table 1.10 Relationship between characteristic value f_ak of bearing capacity of clayey soil and N

表1.11 E₀（MPa）或E_s（MPa）與N的關系Table 1.11 Relationship between E₀（MPa） or E_s（MPa） and N

表1.12 砂土黏聚力c、內摩擦角φ與N 的關系Table 1.12 Relationship between the cohesion c,friction angle φ of sandy soil and N

（4）判定砂類土的密實度。按《建築地基基礎設計規范》（GB 50007—2002）中規定，見表1.13，標貫擊數N值未加修正。

表1.13 標貫擊數N 與砂土密實度的關系Table 1.13 Relationship between blow count N of SPT and the density of sand

（5）判定粘性土的稠密度狀態。主要參考《工程地質手冊》第四版中的成果，見表1.14。

表1.14 粘性土的液性指數I_L 與N的關系Table 1.14 Relationship between the liquid index I_L of clay and N

（6）預估單樁豎向承載力。主要參考《工程地質手冊》第四版中的成果，見表1.15。

表1.15 樁尖阻力P _p、樁側阻力P_f與N的關系Table 1.15 Relationship between the pile tip resistance P_p,pile side resistance P_f and N

（7）判別飽和砂土、粉土的液化。根據《建築抗震設計規范》（ GB 50011 —2001）的規定，桂林市抗震設防烈度為6度；對於重要建築物，可以提高1度進行抗震設防。《建築抗震設計規范》（GB 50011 —2001）規定對飽和砂土、粉土液化判定應採用標貫試驗，在地面以下15 m 深度范圍內，當飽和砂土、粉土實測標貫擊數N＇（未經桿長修正）小於下式N _cr時，應判為可液化土。在桂林岩溶地區，主要是對建設在灕江一級階地的重要建築物進行飽和砂土、粉土的液化判別。

桂林岩溶區岩土工程理論與實踐

式中：N _cr——飽和土液化臨界標貫錘擊數；

N₀— 飽和土液化判別基準標貫錘擊數，按《建築抗震設計規范》（GB 50011 —2001）的規定選用；

d_s——標貫試驗深度（m）;

d_w——地下水位深度（m）；

ρ_c——飽和土的粘粒含量百分率（%），當p_c<3時，取ρ_c=3。

（8）檢驗地基處理質量和加固效果。主要用來檢測換土墊層、灌漿加固等地基處理後的地基密實度和地基承載力。

1.3.3岩土室內試驗

室內試驗包括物理性質試驗和力學性質試驗兩大部分。桂林岩溶地區各類岩土的室內試驗項目見表1.16，土的主要力學性質試驗項目見表1.17所示。當有其他特殊要求時，應制定專門的試驗方案。

表1.16 岩土室內試驗項目Table 1.16 The projects on geotechnical test in laboratory

表1.17 土的主要力學性質試驗項目Table 1.17 Specific projects for main m echanical test of soil

1.3.4桂林紅粘土物理力學參數分析

1.3.4.1桂林市紅粘土物理性質的基本特徵

（1）桂林市紅粘土的孔隙比較大，壓縮性較小，強度較高。孔隙比一般介於0.80～1.30之間。硬塑紅粘土壓縮系數一般在0.3 MPa^-1以下，屬中—低壓縮性土；直接快剪實驗的黏聚力值一般在50～100kPa；內摩擦角值為10°～35°。

（2）高液限，高塑性。根據桂林市工程勘察資料分析，液限含水量＞60％的約佔50％，塑性指數＞20的約為70％。桂林市環城東路香山畫苑、臨桂縣四塘鄉政府地帶的紅粘土液限含水量最高分別為82％和86％，塑性指數則達39。

（3）飽和度高，天然密度大。紅粘土的飽和度一般可大於90％，天然密度一般在18～20 kN/m ³之間，土顆粒密度2.7 g/cm ³左右。

1.3.4.2物理力學參數在空間分布上的特徵

桂林紅粘土是一種多種成因的特殊土，廣泛分布在不同的岩溶地貌之上，紅粘土的這些條件形成了其工程地質性質的各向異性，主要表現在橫向分布和垂向分布的變化上。

1.3.4.2.1橫向分布特徵

受搬運、沉積過程的影響，比較而言，殘坡積紅粘土的含水量、孔隙比、液限較高，沖洪積的次生紅粘土則較小；紅粘土抗剪強度、壓縮性一般也大於次生紅粘土；但次生紅粘土的透水性較紅粘土大。

反映在地貌單元的分布上，不同地形地貌單元的紅粘土的物理力學性質存在較大差異。據有關資料統計，峰林平原之上的紅粘土的含水量、孔隙比、液限及壓縮系數均較峰叢谷地、窪地大，見表1.18。

表1.18 桂林不同岩溶地貌單元紅粘土物理力學性質Table 1.18 Physical and mechanical properties of red clay in different terrain units in Guilin karstregion

1.3.4.2.2垂向分布特徵

紅粘土工程地質性質在垂直方向的變化比較鮮明，一般地說隨深度的增加，紅粘土中含水量增加，稠度狀態逐漸從堅硬、硬塑、可塑過渡為軟塑和流塑，相應的含水率、孔隙比、壓縮系數等隨深度的增加也變大，塑性狀態隨深度增加而由硬變軟以至流塑，地基強度隨深度增加而由高到低，故在縱向上的變化是不均勻的。紅粘土在近地表3～5 m 范圍內，一般處於堅硬或硬塑狀態，其物理力學性質較好。在6 m 以下，土體一般呈軟塑狀態，物理力學性質較差；在溶溝、溶槽中，由於受地下水的補給或毛細作用，使地下水易在深部儲存，故土的天然含水量往往大於液限，呈流塑狀態，物理力學性質極差，不宜作為地基持力層。

研究還表明，在液性指數較小的條件下，紅粘土的脹縮性具有下層大於上層的變化特點。這主要是由土層的含水量和物質成分所決定的。在剖面上，由於上層紅粘土中氧化鐵聚集和老化，使土的親水性相對比下層弱，因而膨脹性能較差，而土的收縮性則主要是由於下層含水量大於上層之故。

次生紅粘土在垂向上也具有類似的特徵，隨著深度的增加，稠度狀態也經歷堅硬、硬塑、可塑、軟塑和流塑的過渡，相應地物理力學性質也逐漸變差。一般次生紅粘土並非直接覆蓋於基岩之上，而是覆蓋於沖洪積形成的含卵礫石土層之上，與其一起形成次生紅粘土的二元結構。此二元結構的下面才為基岩。

1.3.5桂林粉土、砂類土和卵石類土

桂林岩溶地區的砂類土和卵石類土，主要分布在灕江一級階地，其成因為沖、洪積，從粉細砂到卵石，各種粒徑范圍的砂土在整個區域范圍內均有分布，其主要的工程地質特徵如下：

（1）粉土：灕江一級階地區域內普遍分布，厚度一般為數十厘米至數米。為淺褐色，含少量石英砂粒及雲母碎片，無光澤反應，韌性低，干強度低，搖振反應中等。濕—稍濕，呈鬆散—密實狀態。

根據已有的室內土工試驗及原位標准貫入試驗結果，粉土主要物理力學性質指標范圍見表1.19。

表1.19 粉土主要物理力學性質指標Table 1.19 Main index of physical and mechanical properties of silt

（2）砂類土：灕江一級階地區域內普遍分布，厚度一般為數十厘米至數米，多見粉細砂，為淺褐色－黃褐色，主要礦物成分為石英，含少量雲母碎片，其顆粒形狀呈不規則形—亞圓形，級配往往不良，且有時含有約10％以上的粘粒。濕—飽和，多為鬆散狀態—稍密狀態，由於堆積時間較短以及上覆土層厚度不大，受自重壓實程度相對較低，因此，區域內較少見中密—密實狀態的砂類土。

該層砂土有一個重要的特點是，其原位標准貫入試驗N 值往往不大，粉、細砂的標准貫入試驗錘擊數往往只有3～5擊/30 cm。若完全以查表確定其地基承載力特徵值，會得出很低的地基承載力特徵值，只有40～70 kPa左右，但根據當地的工程經驗，該層的地基承載力特徵值可以達到100 kPa，主要是考慮了該層在建築物荷載的作用下，其孔隙迅速減小，沉降能夠較快完成，承載能力得以提高的緣故。

（3）卵石：灕江一級階地區域內普遍分布，厚度一般為數米至數十米不等，且其厚度受下伏基岩面起伏的影響變化較大。卵石成分主要為砂岩，含少量石英岩、花崗岩，呈圓一次圓狀，粒徑一般為20～80 mm，最大可達100 mm，含量約50％～80％，局部有增減，往往充填物為圓礫、砂及少量粘性土。

以典型的灕江一級階地桂林市建幹路福隆園場地為例^[13]，從上至下普遍分布鬆散、稍密、中密、稍密等4種狀態的卵石層，該層的重型圓錐動力觸探試驗結果統計見表1.200

表1.20 桂林市建幹路福隆園場地卵石重型圓錐動力觸探試驗成果Table 1.20 Results of DPT for Fulongyuan Venues in Jian'gan Road,Guilin

⑸ 公路工程質量等級評定 舉例說明

⒈公路工程質量檢驗評定標准
⑴公路工程質量檢驗評定方法
了解：單位、分部、分項工程的概念及劃分方法；關鍵項目、規定極值等概念。
熟悉：檢評程序；分項工程質量檢驗內容；工程質量評分方法；工程質量等級評定。
掌握：《公路工程質量檢驗評定標准》的目的和適用范圍；分項工程計分規定。
⑵路基土石方工程質量檢查項目
了解：土方路基、石方路基、軟土地基處治、土工合成材料處治層的基本要求；土方路基、石方路基的外觀鑒定；軟土地基處治、土工合成材料處治層的實測項目；管節預制、管道基礎及管節安裝、檢查（雨水）井砌築、土溝、漿砌排水溝、盲溝的基本要求和外觀鑒定；擋土牆和砌石工程的基本要求和外觀鑒定；其他分項工程的基本要求。
熟悉：一般規定；土方路基、石方路基實測項目；軟土地基處治、土工合成材料處治層的實測關鍵項目；排水工程的一般規定；管節預制、管道基礎及管節安裝、檢查（雨水）井砌築、土溝、漿砌排水溝、盲溝的實測項目；牆背填土的基本要求；擋土牆和砌石工程的實測項目；其他工程的關鍵實測項目。
掌握：土方路基、石方路基實測關鍵項目；管節預制、管道基礎及管節安裝、檢查（雨水）井砌築、土溝、漿砌排水溝、盲溝的實測關鍵項目；擋土牆、牆背填土和砌石工程的實測關鍵項目。
⑶路面面層工程質量檢驗評定
了解：水泥混凝土面層、瀝青混凝土面層的外觀鑒定；瀝青貫入式面層、瀝青表面處治面層的基本要求、實測項目；路緣石、路肩的基本要求、實測項目和外觀鑒定。
熟悉：一般規定；水泥混凝土面層、瀝青混凝土面層的實測項目和基本要求。
掌握：水泥混凝土面層、瀝青混凝土面層的實測關鍵項目；壓實度、厚度、彎沉、抗滑性能等的檢查和評定方法。
⒉瀝青混合料與水泥混凝土
了解：瀝青混合料類型及其特點；瀝青混合料高溫穩定性、低溫抗裂性、水穩定性的概念；瀝青混合料各項技術指標概念及所代表的含義。
熟悉：空隙率大小對混合料性能影響；瀝青混合料中瀝青用量表示方法，瀝青含量和油石比的概念及二者之間的換算方法；馬歇爾試件不同密度定義，常用密度檢測方法；車轍試驗的目的及操作步驟；針對不同粒徑礦料與瀝青的兩種黏附性試驗方法；水泥混凝土原材料要求；影響水泥混凝土強度和工作性的因素；水泥混凝土凝結時間測試。
掌握：馬歇爾試件成型方法，影響試件制備的關鍵因素；確定一個標准馬歇爾試件混合料用量計算方法；馬歇爾試件毛體積密度、表觀密度及最大相對理論密度試驗操作過程；馬歇爾穩定度試驗操作及注意事項；水煮法和水侵法操作步驟；幾種常用瀝青含量檢測方法；瀝青混合料配合比設計內容；水泥混凝土配合比設計要點；水泥混凝土強度試驗；水泥混凝土工作性試驗。
⒊路面基層與基層材料
⑴路面基層
了解：基層的一般規定、分類、外觀鑒定；基層的類型、級配要求、適用范圍；石灰工業廢碴類材料的石灰、粉煤灰、土等技術要求。
熟悉：基層的基本要求、實測項目；混合料組成設計的目的和要點。
掌握：基層的實測關鍵項目；壓實度、強度等的檢查和評定方法。
⑵路面基層材料的試驗檢測
了解：理論計演算法確定半剛性基層材料的最大幹密度；頂面法測定室內抗壓回彈模量的試件製作與准備。
熟悉：EDTA滴定法的目的和適用范圍；石灰或水泥劑量的測定方法；石灰、粉煤灰無機結合料的試驗方法；烘乾法測定含水量的試驗目的、適用范圍；無側限抗壓強度試驗方法；劈裂試驗方法；承載比（CBR）試驗方法；確定最大幹密度的試驗方法；柔性基層材料標准密度試驗方法。
掌握：EDTA滴定法的測定方法；烘乾法測定無機結合料穩定土含水量試驗步驟；無機結合料穩定土的擊實試驗步驟、要點與計算；無側限抗壓強度試驗試件的制備和養生、強度要求；劈裂試驗試件的制備與養生；頂面法測定室內抗壓回彈模量的試驗步驟；有效氧化鈣和氧化鎂含量測試的操作步驟。
⒋路基路面現場試驗檢測
⑴路基、路面壓實度檢測
熟悉：現場密度試驗檢測方法與適用范圍；灌砂法、環刀法試驗注意的問題；核子密度儀試驗的適用范圍與試驗要點。
掌握：壓實度概念；灌砂法標定筒下部圓錐體內砂的質量的步驟與要點；灌砂法標定量砂的單位質量的測定步驟與要點灌砂法測定現場密度的試驗步驟與要點，密度計算；環刀法測定現場密度的試驗步驟與要點，密度計算；核子密度儀試驗的試驗步驟；鑽芯法測定瀝青面層密度的試驗步驟與要點。
⑵彎沉檢測方法
了解：彎沉值的概念。
熟悉：貝克曼梁法測試彎沉的目的與適用范圍；彎沉測試車軸載的要求；貝克曼梁彎沉儀組成。
掌握：貝克曼梁法測試彎沉的步驟與計算。
⑶回彈模量試驗檢測方法
了解：貝克曼梁法測試回彈模量的目的、適用范圍與試驗步驟；承載板法測試回彈模量的目的與適用范圍。
熟悉：回彈模量的常用測試方法。
掌握：承載板法測試回彈模量的步驟與要點。
⑷水泥混凝土路面芯樣劈裂強度試驗方法
熟悉：水泥混凝土路面芯樣劈裂強度試驗步驟與要點。
掌握：水泥混凝土路面芯樣檢查內容。
⑸平整度試驗檢測方法
了解：顛簸累積儀（VBI）與國際平整度指數（IRI）相關關系的建立；車載式顛簸累積儀法的適用范圍、儀器設備、試驗結果處理及注意事項。
熟悉：平整度的概念、常用檢測設備及指標；3m直尺測定法、連續式平整度儀法的適用范圍、儀器設備、試驗結果處理及注意事項。
掌握：3m直尺測定法、連續式平整度儀法的測試步驟。
⑹路面抗滑性能試驗檢測方法
了解：路面抗滑性能的概念及其影響因素；路面抗滑性能的測試方法與原理；橫向力系數測定車的適用范圍、設備要求、測定步驟及其測試數據處理。
熟悉：手工鋪砂法、擺式儀法的適用范圍；擺式儀測定擺值的溫度修正；路面抗滑性能檢測中應注意的問題。
掌握：手工鋪砂法的試驗與計算；擺式儀測試中橡膠片的要求；擺式儀測試的試驗步驟與要點。
⑺路面結構層厚度試驗檢測方法
了解：常用路面結構層厚度檢測方法及其適用范圍。
熟悉：挖坑法、鑽芯取樣法檢測厚度的要點。
掌握：挖坑、鑽孔的填補要點。
⑻瀝青路面滲水性能檢測方法
了解：瀝青路面滲水系數概念。
熟悉：瀝青路面滲水試驗的目的和適用范圍。
掌握：瀝青路面滲水試驗步驟與要點。
⑼CBR值現場檢測技術
了解：路基填料CBR值要求；長桿貫入CBR間接推演算法。
熟悉：土基現場CBR值測試方法。
⑽彎沉檢測新技術
了解：自動彎沉儀和落錘式彎沉儀的工作原理。
⑾路面平整度、抗滑性能檢測新技術與路面雷達測試系統
了解：激光路面平整儀；摩擦系數測定設備；激光構造深度儀；路面雷達測試系統。

⑹ 公路工程工地試驗室整改怎麼寫

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⑺ 地基系數的國內外發展現狀

二十世紀三十年代開始美國提出的壓實度指標，即壓實系數K、相對密度Dr或孔隙率n至今仍然作為世界各國路基設計及施工控制的土的壓實質量標准。雖然壓實度為參數的路基壓實質量標准具有擊實試驗指導現場施工、現場檢測簡便等優點，但是，對於高速鐵路或其他對強度指標要求嚴格的情況，僅靠壓實度參數來反映填土的壓實質量就有其局限性。
為了保證路基填土的強度指標，七、八十年代，許多國家開始用強度及變形指標作為路基填土質量控制參數，即所謂的「抗力檢測法」。其中包括美國的CBR（加州承載比值）標准，德國、法國、奧地利和瑞士等國家的靜態變形模量Ev2標准，日本的地基系數K30標准等。可見，採用強度及變形參數作為控制指標是路基質量標準的一大進步。
我國鐵路系統自1985年大秦線施工引入K30平板載荷試驗以來，在鐵路建設中已經逐步推廣應用。從二十多年K30在我國鐵路系統應用的情況來看，無論是儀器設備、試驗方法,還是設計標准均已比較成熟。地基系數K30已成為新線鐵路控制基床和路堤填料壓實質量的主要指標之一，並已正式列入《鐵路路基工程質量檢驗評定標准》(TB10414-98)和《鐵路路基設計規范》(TB10001-99)。K30平板載荷試驗作為一種強度及變形指標，能夠直觀地表徵路基剛度和承載能力。我國參照日本JISA1215-1995年修訂版《公路的平板載荷試驗方法》和德國的DIN18134《平板載荷試驗》-1993年修訂版，並吸收近年來的科研成果和施工經驗，同時針對實際應用中存在的問題，制訂了「K30平板載荷試驗」方法，該方法首次正式納入2004年4月1日起開始實施的《鐵路工程土工試驗規程》（TB10102—2004）。