土的擊實試驗研究與應用

范秀麗

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

土的擊實試驗研究與應用

范秀麗

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

在從土的種類、試樣制備、潤滑劑、余土高度等方面對擊實試驗的影響進行了分析，以東山供水工程為例，簡要分析了在工程實際中的應用過程，得出進行土的擊實試驗時應注意影響擊實成果的各種因素，確保試驗結(jié)果的準確性。

擊實試驗；土的種類；試樣制備；余土高度；潤滑劑

1 概述

在修筑堤壩、道路、機場、運動場、擋土墻及建筑物基礎回填等過程中，必須對填土進行壓實處理，經(jīng)過壓實后的填土，其抗剪強度得到了提高，填土的壓縮性及滲透性均降低，從而使土的工程性質(zhì)得到了較大改善，而為了控制土的壓實質(zhì)量，必須對填料進行室內(nèi)擊實試驗。擊實試驗是通過模擬工地壓實施工條件來確定土的最大干密度及最優(yōu)含水率的一種試驗方法，其試驗結(jié)果的準確度對工程的質(zhì)量和安全產(chǎn)生直接影響，而在擊實試驗的過程中其影響因素較多，因此對擊實試驗影響因素的研究具有重要意義。

2 試驗過程

土的擊實是指在重復性的沖擊動荷載作用下，使土達到壓密狀態(tài)，在擊實過程中，由于作用在土體上的擊實功是瞬時完成的，這樣就使土體內(nèi)的氣體排出，而保持其含水率基本不變，土塊或土顆粒在擊實功的作用下被移動靠近，土體內(nèi)的孔隙體積就變小，從而土的密實度增大。土的干密度是反映土的壓實程度的技術指標，它與土的含水率關系曲線，是在單位體積擊實功能下的關系曲線。研究土的擊實性，主要是為了揭示在擊實作用下，土的干密度、含水率和擊實功三者之間的關系和規(guī)律，從而選定合適的填土，以滿足工程需要的土的干密度和與之相應的含水率。

2.1 試驗方法選擇

目前，國內(nèi)常用的擊實試驗方法有兩種：一是輕型擊實，一是重型擊實。粒徑小于5mm的細粒土適用輕型擊實試驗，擊實筒內(nèi)徑為102mm，筒高116mm，錘底直徑51mm，擊錘質(zhì)量25kg，落高305mm，單位體積擊實功約為592.2kJ/m3，分3層擊實，每層25擊；重型擊實適用粒徑為不大于20mm的土，擊實筒內(nèi)徑為152mm，筒高116mm，錘底直徑為51mm，擊錘質(zhì)量為45kg，落高為457mm，單位體積擊實功約為2684.9kJ/m3，分5層擊實，每層56擊，若采用3層擊實時，最大粒徑不大于40mm，每層56擊。

2.2 試樣制備和試驗步驟

試樣的制備分為干法和濕法兩種。具體制備方法及試驗步驟見土工試驗方法標準。

3 工程實例

以山西省東山供水工程項目為例，對該工程中的擊實試驗按土類不同進行分類對比，結(jié)果見表1。

表1 擊實試驗成果對比表

4 試驗結(jié)果分析

4.1 土的種類對試驗結(jié)果的影響

對粉土、粉質(zhì)黏土和黏土三大類土進行了大量輕型擊實試驗。試驗結(jié)果顯示，粉土的最優(yōu)含水率最小，黏土的最優(yōu)含水率最大，粉質(zhì)黏土的最優(yōu)含水率居中；而最大干密度相反，粉土的最大，粉質(zhì)黏土次之，黏土最小。其原因是土顆粒直徑越小，比表面積就越大，從而獲得的結(jié)合水膜就越厚，含水量也就越大。在擊實過程中，土顆粒間的結(jié)合水膜承擔的擊實功越多，作用在土顆粒上的有效應力就越小，土越不易壓實，干密度也就減小。而且對于粉土，當其黏粒含量（粒徑＜0.005mm）含量小于3%時，擊實試驗效果不理想，其擊實曲線呈波浪線形，無法確定土的最優(yōu)含水率和最大干密度。另外，當試樣中土粒徑大于5mm的土質(zhì)量超過試樣總質(zhì)量的30%時，對于輕型擊實試驗不適用，若試樣中土粒徑大于5mm的土質(zhì)量不大于試樣總質(zhì)量的30%時，應對試樣的最大干密度和最優(yōu)含水率進行校正，否則試驗結(jié)果就會有所失真。

4.2 試樣制備方法的影響

對上述三種土采用風干或60℃以下烤干土，試驗成果差別很小，而如用105～110℃的烘干土做試驗，烘干土的最大干密度明顯偏大，其最優(yōu)含水率明顯偏小，特別是黏土的結(jié)果差異更大，粉質(zhì)黏土次之，粉土類不明顯。造成此現(xiàn)象的原因主要是在土的烘干過程中破壞了黏性土的膠結(jié)性而造成的。因此，試驗方法中規(guī)定土的擊實試驗應采用風干土進行試驗。再者，在試驗過程中，重復使用土樣，所得試驗成果對于高塑性黏土的影響較大，會得出偏大的干密度，其原因是由于土受到反復錘擊，土顆粒易被破碎，改變級配，對于高塑性黏土，擊實后土難以再粉碎，加水時不易浸透，故得出偏大的干密度。

4.3 潤滑劑的影響

擊實試驗過程中，擊實筒內(nèi)壁和土樣之間會產(chǎn)生摩擦力，在擊實試驗過程中，作用在土樣上面的擊實功，是克服摩擦力所做的功后的擊實功，因此試驗時在擊實筒及護筒內(nèi)壁均勻抹上一薄層潤滑劑，可減少土體與擊實筒壁間的摩擦力，也減少了克服摩擦力所做的功，增大了作用在土樣上的擊實功。再者土樣含水率的大小對摩擦力也會產(chǎn)生影響，由于水本身具有潤滑作用，當土樣的含水率小時，擊實過程中摩擦力就變大，而含水率大時，其摩擦力變小。這主要是由于當含水率較大時，土樣中存在自由水，使筒壁與土樣之間起到潤滑作用。為了減少含水率大小對擊實過程中摩擦力的影響，在擊實試驗時，一般在擊實筒及護筒內(nèi)壁要提前均勻涂抹一薄層凡士林，這樣達到減少土體與筒壁間的摩擦力，而且脫模時也更為便捷。

4.4 余土高度的影響

試樣擊實后，由于試驗人員在操作過程中的差異，會有部分土超過筒頂高，或達不到筒頂高度，超出或未達到部分均可稱為余土高度，超出為正，未達到為負。由于標準擊實試驗得到的擊實曲線是一定條件下的等單位功能曲線，即以擊實筒容積為體積的條件下作用在土體上的擊實功，如果余土超高，這樣作用在特定條件下土體上的單位擊實功就減少，相應得出的土的干密度就偏??；如果余土高度未達到筒頂高度，作用在土體上的單位擊實功就變大，此時，由于擊實后土體未達到筒頂高，須將土補齊到筒頂并擊實，這樣得到的土的干密度就明顯偏大，可見，土的余土高度（包括未達到）對土的干密度影響極大。因此，為了控制人為因素造成的誤差，試驗標準中規(guī)定余土高度不應超過6mm；對于擊實后土頂未達到筒頂沒有提要求，但未達到者應重新試驗。

5 實際工程應用分析

在工程建筑中，依據(jù)擊實試驗結(jié)果，設計的現(xiàn)場壓實系數(shù)一般在0.93～0.97之間，但在實際施工檢測中，壓實系數(shù)大于1的現(xiàn)象時有出現(xiàn)。在現(xiàn)場素土壓實過程中，由于素土較均勻，此種現(xiàn)象較少出現(xiàn)，如果出現(xiàn)，一般是由于土質(zhì)不均或土中含有礫石所造成的；而在現(xiàn)場灰土壓實過程中，這種現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，主要是由于現(xiàn)場灰土配比不均，一般土的比例大于設計要求比例時，這種現(xiàn)象就會頻繁出現(xiàn)，如果灰的比例大于設計要求，則達不到設計要求的壓實系數(shù)。因此，在施工實際中，現(xiàn)場施工應盡量控制好配料，以達到最佳施工效果，滿足設計技術要求。

6 結(jié)論

試樣制備方法的不同，對試驗結(jié)果的準確性有著較大的影響，在制備試樣的土樣時，一般選用天然土，可以用風干土，但不應用烘干土；另外應盡量不重復使用土樣。

擊實后余土高度和對擊實試驗結(jié)果的影響較大。在擊實試驗中，試驗人員應總結(jié)積累經(jīng)驗，提高操作技能，控制好余土高度，提高試驗結(jié)果的準確性。

筒壁的摩擦力對試驗的影響雖然不明顯，但也不可忽略，應在擊實筒及護筒內(nèi)壁抹凡士林，這樣可便捷操作，同時對儀器設備起到保護作用。同時，施工時技術人員應嚴控施工過程，確保施工質(zhì)量。

TV644 ［

］C ［

］1004-7042（2016）07-0035-02

范秀麗（1978－），女，2015年畢業(yè)于太原理工大學水利水電工程專業(yè)，助理工程師。

2016-05-09；

2016-06-15