摘要: 本文提出了一種嶄新的現場快速測試巖土材料力學特性的技術，即落球檢測技術。（落球檢測技術）。該技術可以非常迅速簡便地直接測試巖土材料的變形模量E 、內部摩擦角φ 或粘聚力c ，從而為堆石壩的穩定和變形分析提供了直接可靠的參數。同時，通過標定，測試得到變形模量E 與干密度之間具有很好的相關關系，據此能間接地求出填筑材料的壓實度和相對密度，滿足現行的質量控制體系。
關鍵詞: 堆石壩，落球技術，變形模量，強度
1 概要
壩體填筑是堆石壩施工中的重點，是制約工期和決定壩體穩定與運行安全的關鍵工序，也是質量控制的重要環節與關鍵內容。工程上一般通過碾壓來提高壩體的壓實度，通過現場檢測試驗來控制碾壓質量?，F場檢測試驗也是壩體填筑施工質量控制的重要手段，通常是通過灌水試坑法，環刀法，核子水分儀等傳統的手段來測試填土的壓實度或含水量。
但是檢測的真正目的是判斷填土的工程力學性質，而不僅僅是測試填土的干密度或含水量，這一點常常在土方工程施工中容易被忽略。相較干密度和含水量而言，填土材料的粘聚力c、內摩擦角φ以及變形模量E 能更直觀的反映填土材料的工程力學性質。但如何能在現場直接測量材料的c、φ值以及E ，這是工程界長期以來一直努力探索的問題。
本文作者經過長達十余年的研究，開發出的本項技術則可以很好地解決這個難題。
2 填筑質量控制中常規測試手段
在堆石壩中壓實度的常用檢測方法中，灌砂法或環刀法的優點是造價低，其結果可作為檢驗檢定的裁決依據；缺點是檢測比較費時費力，難以滿足大規?，F代化機械化施工需要。核子密度儀法優點是快速便捷，可作為全面施工質量統計學管理，人為影響因素較??；缺點是在不同土質情況需分別作一次現場標定，含水量測量精度偏低。
然而，這類方法得到的指標（干密度等）均為間接指標，本身不能直接反映材料或結構的變形和強度特性，必須通過標定試驗加以換算。當材料發生變化時，一般需要重新標定。同時，室內實驗的條件與現場條件往往有較大的差異。
關于堆石壩填筑材料的力學特性的現場檢測手段，目前最常用的是平板載荷試驗，該方法能測出材料的變形模量E 。但該方法的測試需要反力裝置，費時費力。值得說明的是，現場測試填筑材料的強度指標c、φ則是一件非常困難的事情。雖然有現場直接剪切、動力觸探、十字板剪切試驗等方法，但在堆石壩中都會受到各種局限。
因此，對于巖土材料的強度特性，一般都是以干密度為間接指標，通過與室內實驗的對比來確定。但是，室內的試驗對象在材料的粒徑和壓實度等方面與現場施工時差異很大，即使對相同密度的材料，碾壓條件不同，巖土材料的力學特性也會發生變化。因此，用干密度來推測材料強度的方法存在著很大的局限性。
3 落球檢測技術
3.1 落球技術簡介
落球檢測技術[1]就是一種快速準確地測試巖土材料的強度及剛性特性的技術和裝置。采用一種內藏有傳感器的半球形剛性下落裝置，通過對巖土材料的落下沖擊，產生信號，經過信號放大器將信號放大后通過A/D 轉換卡將信號傳入帶有專用軟件筆記本電腦，通過筆記本電腦對信號的采集與解析，巖土材料的剛性指標和強度指標就能夠被解析出來。
3.2 檢測原理概要
落球檢測技術的首先是基于Hertz 沖擊理論[2]，在分析球狀碰撞體的基礎上建立了材料變形特性的測試方法。同時，在Vesic 的空洞擴張理論[3]的基礎上，我們建立了巖土材料的強度特性測試理論。根據該理論，我們不僅可以測出材料的c 或φ，還可以求出測試深度范圍，為施工管理提供明確的信息。
