土工擊實試驗方法研究

#/5土工擊實實驗方法的研究擊實實驗是建筑物地基、道路地基、室內(nèi)地坪及場地平整等施工和驗收的重要依據(jù)。筆者基于工作中積累的實際操作經(jīng)驗,介紹擊實實驗的方法及其要點，對其進行研究，以期獲得對施工有指導(dǎo)意義的數(shù)據(jù)。研究土擊實性的意義用土作為填筑材料，如修筑道路、堤壩、機場跑道、運動場、建筑物地基及基礎(chǔ)回填等，工程中經(jīng)常遇到填土壓實的問題。經(jīng)過搬運未經(jīng)壓實的填土，原狀結(jié)構(gòu)已被破壞，孔隙、空洞較多，土質(zhì)不均勻，壓縮量大，強度低，抗水性能差。為改善填土的工程性質(zhì),提高土的強度，降低土的壓縮性和滲透性，必須按一定的標(biāo)準(zhǔn)，采用重錘夯實、機械碾壓或振動等方法將土壓實到一定標(biāo)準(zhǔn)，以滿足工程的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。研究土的填筑特性，常用現(xiàn)場填筑實驗和室內(nèi)擊實實驗兩種方法。前者是在現(xiàn)場選一實驗地段，按設(shè)計要求和施工方法進行填土，并同時進行有關(guān)的測試工作，以查明填筑條件（包括土料、堆填方法，壓實機械等）與填筑效果的關(guān)系。該方法能反應(yīng)施工的實際情況，但需時間和費用較多，只在重大工程中進行。室內(nèi)土工擊實實驗是近似的模擬現(xiàn)場填筑的一種半經(jīng)驗性的實驗。實驗時，在一定條件下用錘擊法將土擊實，以研究土在不同擊實功能下的擊實特性，以便獲取設(shè)計數(shù)值，為工程設(shè)計提供初步的填筑標(biāo)準(zhǔn)。該方法是目前研究填土擊實特性的重要方法。[1]土工擊實實驗方法土工擊實實驗是研究土壓實性能的基本方法，也是建筑工程必須實驗的工程之一。實驗采用擊實儀法，即通過錘擊使土密實，測定土樣在一定擊實功能的作用下達到最大密度時的含水量（最優(yōu)含水量）和此時的干密度（最大干密度）。為了滿足工程需要，必須制定土的壓實標(biāo)準(zhǔn)。通常，工地壓實質(zhì)量控制采用壓實度，計算式為：K=Pd/Pdmax式中，k為壓實度，％；Pd為工地碾壓的干密度，g/Cm3oPdmax為室內(nèi)實驗最大干密度，g/cm3。若k越接近100%,則壓實質(zhì)量越高。對于受力主層或者重要工程K要求大些；對于非受力主層或次要工程，k值可小些⑵。土工擊實實驗曲線室內(nèi)擊實實驗，擊實功瞬時作用于土，土的含水量基本不變。在同一擊實功作用下，一定范圍內(nèi)增加含水量，土的干密度增大，但含水量增加到一定程度后，土的干密度就變小。根據(jù)這一規(guī)律可以得到在一定擊實功作用下含水量W與干

1.6密度

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蟀實駁含水率”）實駁圖1擊實實驗曲線最優(yōu)含水量估算土工擊實實驗前，首先可從土的液塑限值及篩分實驗中估算最佳含水量和最大干密度。一般來顆粒組成百分比說，土中含粉粒徑大小、（m粒和黏粒愈多，塑性指數(shù)〉~.????<愈大，最優(yōu)含水量愈大。因此，一般砂性土壤的最優(yōu)含水量小于黏性土，最大干密度大于黏粒土。細(xì)粒土的最優(yōu)含水率一般在塑限附近，約為液限的0.55~0.65倍，而砂土的情況有些不同，視其含水狀態(tài)而定。此外輕型擊實實驗中，最優(yōu)含水量接近土的塑限；重型擊實實驗最優(yōu)含水量則小于土的塑限。表1示出公路工程中重型擊實實驗參考值［2］。表1土的最優(yōu)含水量和最大干密度的參考數(shù)值表類別液限（）最優(yōu)含水量（）最大干密度（ ）砂類土?~????細(xì)粒土???〉〉<5土工擊實實驗技巧以估算最優(yōu)含水量為第一點開始進行擊實實驗，逐步向曲線兩邊交叉進行擊實實驗。如估算最優(yōu)含水量為20%，則第一擊實點擊17%含水量點，第二點及第三點分別擊實23%和17%含水量點，以此類推。同時計算出干密度，并估算干密度曲線走勢，若出現(xiàn)異常則適當(dāng)調(diào)整，避免補充擊實點。這樣就可以較快的捕捉到曲線峰值，提高了實驗的準(zhǔn)確性和工效。對于直徑小于5mm的細(xì)粒土，可采用五層法進行擊實實驗。對于粗粒土，可采用三層法擊實，擊實筒內(nèi)加放墊塊。細(xì)粒土和粗粒土的擊實實驗實例細(xì)粒土的室內(nèi)擊實實驗

本實驗以三明某工地坡積土為實驗對象。此坡積土粘性較高，液限48.0%，塑限32.3%，塑性指數(shù)15.7。土的顆粒分布如表2所示。表2土地顆粒分布表采用輕型擊實，擊實筒內(nèi)徑10.2cm,筒高11.6cm,筒容積947.4cm3。擊實錘錘底直徑51cm,擊實錘質(zhì)量2.5kg,擊實錘落高30.5cm。各擊實功為592.2kJ/m3,土樣分三層擊實。每層土料的質(zhì)量為約750g（其量可以使擊實后試樣的高度略高于擊實筒的1/3）,每層25擊,擊實后的每層試樣的高度都大致相等,每層交接面的土面要刨毛。并且擊實完成后，超出擊實筒頂?shù)脑嚇痈叨纫∮?mm。以5個為一組,采用濕法制備,每個試樣測出的含水率和干密度見表3。表3干密度與含水量數(shù)據(jù)表實驗次數(shù)含水量（）干密度（）根據(jù)以上5點繪制擊實曲線,曲線上峰值點的縱橫坐標(biāo)分別代表最大干密度和最優(yōu)含水率。如圖2所示。圖2擊實實驗曲線圖2擊實實驗曲線粗粒土的室內(nèi)擊實實驗粗粒土通常是指塊石、碎石（粒卵石）、石屑、石粉及砂礫石等粗顆粒組成的無粘性混合料,或者是粘性土中含有大量粗顆粒的混合土。本實驗土料來自福州某工地,為礫石和砂的混合物。顆粒分布如表4所示表4土的顆粒分布表顆粒組成百分比粒徑大小（）〉~~~~~<采用重型擊實，擊實筒內(nèi)徑15.2cm,筒高12cm,筒容積2177cm3。擊實錘錘底直徑51cm,擊實錘質(zhì)量4.5kg,擊實錘落高45cm。各擊實功為2177kJ/m3,土樣分三層擊實,每層98擊。擊實過程的注意事項與細(xì)粒土的擊實相同。擊實實驗結(jié)果見表5。表5干密度與含水量數(shù)據(jù)表擊實次數(shù)含水量（）干密度（ ）最優(yōu)含水量（）最大干密度（ ）根據(jù)以上5點繪制擊實曲線,如圖3：根據(jù)以上5點繪制擊實曲線，如圖3：圖3擊實實驗曲線細(xì)粒土與粗粒土的擊實實驗比較擊實類型的選擇從以上兩個實驗可以明顯看出,細(xì)粒土的擊實采用輕型,粗粒土的擊實采用重型。這是因為輕型擊實適用于粒徑小于5mm的細(xì)粒土，重型擊實適用于粒徑不大于40mm土。擊實效果的對比細(xì)粒土的最優(yōu)含水率一般在塑限附近,約為液限的0.55~0.65倍。這是因為土的含水率較小時,結(jié)合水膜較薄,連結(jié)較牢,土粒不易移動,故難于擊實；當(dāng)含水率較大時,結(jié)合水膜較厚,土粒容易移動,但多余的水分不易排出,產(chǎn)生一定的孔隙水壓力,抵消了沖擊作用,阻礙了土粒的接近,故也難于擊實。在最優(yōu)含水率時,水膜厚度適中,土粒連結(jié)較弱,又不存在多余的水分,故易于擊實,使土?？繑n而排列緊密。但由于在迅速的沖擊作用下,土中氣體不能被全部排出,即無論如何擊實,土的飽和度都達不到100%,擊實曲線都位于飽和曲線的左邊。而粗粒土情況有些不同，當(dāng)土處于風(fēng)干狀態(tài)（含水較少）下時，由于少量水的潤滑作用，土粒間的阻力較小，故易于移動和壓實。但含水稍濕時，由于具有微弱的毛細(xì)水連結(jié)，土粒間移動所受阻力較大，不易被擠密壓實，干密度不大。當(dāng)含水較多時，土中毛細(xì)水連結(jié)消失。孔隙中的水起潤滑作用，又不多占孔隙，沖擊時土粒易于移動，能使土得到較高的干密度。擊實實驗注意事項土的均勻性取樣時樣品的均勻性不好控制，如果取樣不準(zhǔn)，即使其他方面控制的多么準(zhǔn)確，最終的擊實數(shù)據(jù)也是不可靠的。所以取樣一定要認(rèn)真細(xì)致，確保試樣能夠代表母體。對于中粗粒土，必須嚴(yán)格用四分法將試樣縮分至需要的總數(shù)量，然后再分成5個試樣，每個試樣6kg左右。這5個試樣要代表原土樣的實際級配，不能因粗細(xì)顆粒離析而影響試樣的均勻性。否則，由此引起的實驗結(jié)果數(shù)據(jù)變異大，無規(guī)律，擊實曲線無峰值或呈波浪線等。重型和輕型的選擇輕型和重型的核心區(qū)別是輕型擊實的單位體積擊實功小，重型大約為輕型的4.5倍。因此，在相同含水量下，由于重型的單位體積擊實功大，對土體結(jié)構(gòu)破壞力強，土體被壓得更密實，濕密度大，相應(yīng)干密度也更大。由于曲線上5個實驗點存在同樣原因，重型實驗得出的最大干密度大于輕型。因此檢測單位接受委托時，應(yīng)根據(jù)客戶意愿和現(xiàn)場土樣綜合確定采用何種擊實方法。土工壓實度報告在引用擊實報告干密度和最優(yōu)含水量數(shù)據(jù)時應(yīng)注明擊實報告編號或明確何種擊實，以便于對結(jié)果的判讀與理解。干法和濕法《公路規(guī)范》條文說明中注明，大量實驗證明：干法和濕法求得的結(jié)果有很大差別，對于最大干密度，前者大后者??；對于最優(yōu)含水量，前者小后者大。既然兩者有很大差別，在擊實報告中應(yīng)明確注明是干法還是濕法，以利