定土的擊實試驗

第五章?lián)魧嵲囼灥谝还?jié)擊實試驗的根本原理一、根本概念土的壓實性工程中，用于填筑路堤等的填料均處于松散的三相狀態(tài)，在以機械方法施加擊實功能料時，常用干密度 表示填土的密實性。d擊實試驗土地基設(shè)計施工中不行缺少的重要試驗工程。復(fù)作用下，顆粒重排列，其固相密度增加，土地基設(shè)計施工中不行缺少的重要試驗工程。復(fù)作用下，顆粒重排列，其固相密度增加，回彈現(xiàn)象。因此，土的擊實過程，即不是固結(jié)和粒組在不排水條件下的重組構(gòu)過程。圖擊實儀國內(nèi)常用的擊實試驗儀器如圖，主 1—擊實筒；2—護筒；要包括擊實筒和擊錘兩局部，儀器型號和試 3—導(dǎo)筒；4—擊錐；5—底板驗方法不同，其尺寸參數(shù)各異。擊實曲線室內(nèi)擊實試驗，一般是備用同一土質(zhì)不同含水率的數(shù)個土樣，通常5～6個，分別拌和算土樣的干密度： d

〔5—1〕式中——擊實后土樣的干密度，g／cm3；d——擊實后土樣的濕密度，g／cm3；w——擊實后土樣的含水率，%。中繪制～w曲線，如下圖，該曲線即稱為擊實曲線。10d10圖擊實曲線最大干密度和最優(yōu)含水率峰值的上凸形，其峰點對應(yīng)的干密度即為土的最大干密度，常用dmax表示，與其相對應(yīng)的含水率即為土的最優(yōu)含水率，常用w

表示，如下圖。opt土的最優(yōu)含水率一般在塑限四周〔既wP

〔2～3%，約為液限的～倍。這是由于土的含水率較小時，土粒四周的結(jié)合水膜較薄，連接較牢，土粒不易移動，故難以擊實；當(dāng)含在最優(yōu)含水率時，水膜厚度適中，土粒連接較弱，又不存在多余的水分，故易于擊實，使土少。壓實度工程實踐中用壓實度來掌握粘性土的壓實標準內(nèi)標準擊實功能擊實的最大干密度之比，用百分數(shù)表示。我國土壩設(shè)計標準中規(guī)定，Ⅰ、Ⅱ級土石壩填土的壓實度應(yīng)到達95%～98%，Ⅲ～Ⅴ級92%。填土地基的壓實度標準可參照這一規(guī)定。外表壓實法和重錘夯實法表層壓實法是利用機械碾壓或機械振動對填土其壓實功能影響深度較小，在填土工程中通常分層碾壓，壓實后的厚度掌握在30～40cm左右，該方法也用于處理表層厚度較小的脆弱地基。重錘夯實法是利用重錘自由下落時的沖擊能來夯實填土或淺層地基量、錘底直徑、落距以及土質(zhì)等因素有關(guān)。二、土的擊實性擊實土樣的含水率特性圖曲線右上方的一條線是飽和度為100%的飽和曲線。它表示當(dāng)土在飽和狀態(tài)時的含水率與干密度之間的關(guān)系。依據(jù)土的三相比例關(guān)系可以導(dǎo)出飽和曲線的表達式為：wsat

(1d

1 )100 〔5—2〕Gs w式中w

sat

——飽和含水率，％；G——土粒比重或相對密度；s——水的密度，g／cm3；w——土的干密度，g／cm3。d即使加大擊實功能亦不能將土中受困氣體排盡，故被擊實的土體不行能到達完全飽和的程的緣由。對于一般粘性土來說，其最大干密度(峰點)所相應(yīng)的飽和度約為80％左右。這是100%。擊實功能對最大干密度和最優(yōu)含水率的影響土的最優(yōu)含水率和最大干密度與擊實功能的大小親熱相關(guān)。如圖〔a〕是某一粉質(zhì)粘土10、20、30、40、60用較大的擊實功能在較小的含水率狀態(tài)下薄，抵抗土粒移動的力較大，只有用較大的擊實功能才能抑制這種抵抗力最大干密度。 mg

擊數(shù)對對土擊曲線的影響 mgaaNmaNmaxoptN〔b〕最大干密度和最優(yōu)含水率與擊實功能的關(guān)系圖不同擊實功能對擊實性的影響圖〔b〕中曲線顯示，擊實功能愈大，所得的擊實效果較好，得到的最大干密度愈大。最大干密度增加緩慢。這是由于土被擊實到達肯定密實程度后，土粒已經(jīng)移動到的位置，當(dāng)增加填土料的含水率，在較小的擊實功能作用下獲得肯定的干密度。三、影響土擊實性的主要因素以上分析可知，影響土的擊實性的主要因素包括土質(zhì)狀況〔礦物成分和粒度成分、土所處的狀態(tài)〔含水率〕和擊實條件〔擊實功能。5-1〔〕或土的級配良好，土能在較小的含水率下得到較大的干密度。塑性指數(shù)IP最大干密度塑性指數(shù)IP最大干密度相應(yīng)的最優(yōu)含水率dmaxw〔%〕＜10＞＜1310～14～13～1514～17～15～1717～20～1.017～1920～22～19～21制。率偏低時，壓實土具有分散構(gòu)造特征，均勻性好，強度較高，較脆硬，但浸水簡潔產(chǎn)生附加沉降；當(dāng)含水率偏高時，壓實填土具有分散構(gòu)造特征，可塑性大，變形穩(wěn)定，但強度較低。含水率狀況，選擇適宜的施工含水率。擊實特征，當(dāng)含水率較低時，增加擊實功能有效地增加填土的密度，如含水率較高，只在擊實密度的增加就沒有效果。圖土的干密度與擊實功能的關(guān)系1—w=12%；2w=16%；3w=20%四、擊實試驗應(yīng)留意的幾個問題關(guān)于試驗用土使用風(fēng)干或烘干土問題以在擊實試驗中，應(yīng)用風(fēng)干土作試驗更為合理。試驗加水拌和浸潤與養(yǎng)護問題12小時，甚至一晝夜，粉質(zhì)土可適當(dāng)縮短浸潤時間，使有充分時間浸透，使之干濕均勻。土樣重復(fù)使用問題最大干密度差異也越大，故一般狀況下土樣不宜重復(fù)使用，而應(yīng)承受土做試驗。關(guān)于擊實容器中余土的高度問題于擊實容器中余土高度不一所產(chǎn)生的影響在操作中，要嚴格掌握余土高度〔GB/T50123-1999〕中規(guī)定，擊實完成后，試樣超出擊實筒頂面的高度不大于6含粗顆粒的計算校正問題由于擊實筒的尺寸限制〔GB/T50123-1999〕中規(guī)定，輕型擊實儀540土料在一樣擊實功能作用下的最大干密度和最優(yōu)含水率不同，故對試驗結(jié)果需要進展校正。525%〔土粒呈片狀30%〔土粒呈渾圓狀即細土粒能夠到達最大干密度。所以,實際土料的最大干密度和最有含水率需要依據(jù)試驗結(jié)果進展校正。輕型擊實試驗最大干密度和最優(yōu)含水率的校正公式為：1最大干密度校正1/55max55

1P

〔5—3〕MAX

GW s2式中/max

——校正后試樣的最大干密度g/c3； ——擊實試樣的最大干密度〔g/cm3〕maxP——粒徑大于5mm土的質(zhì)量百分數(shù)%；5G 5mm〔既飽和面干狀態(tài)時土粒的比重。2s最優(yōu)含水率校正，準確值%w/ w

(1P)Pw

〔5—4〕opt

opt

5 5 ab式中w/opt

——校正后試樣的最優(yōu)含水率%；w ——擊實試驗試樣的最優(yōu)含水率%；optw ——粒徑大于5mm土粒的吸著水含水率%。ab當(dāng)土中含有大于5毫米顆粒超過30％時，這些顆粒會在土中形成骨架作用，使土的物特地性的試驗。試驗成果檢驗線較平緩，土的密度小。此外還須留意，土的塑性指數(shù)越高，最大干密度越小。實踐資料說明，粘性土的最優(yōu)含水率一般接近塑限值，或近似地取～(平均倍液限含水率。此外，在擊實試驗中還應(yīng)使錘擊的間歇時間超過土的回彈后效時間(一般彈性變形的恢復(fù)需幾秒鐘)，由于過快錘擊則錘擊的局部能量，會局部地被回彈作用力所抵銷，故壓實效果欠佳，試驗中尤應(yīng)留意。關(guān)于最大干密度的計算下式估算最大干密度的大?。? wGs式中Gs

——土顆粒比重；

dmax

1w Gopt s ——水的密度，g／cm3；ww ——最優(yōu)含水率，按當(dāng)?shù)亻啔v或取〔wopt

+2〕%；P 0．950．960．97。其次節(jié) 標準型擊實試驗方法一、根本原理擊實試驗的目的是在室內(nèi)利用擊實儀的含水率〔最優(yōu)含水率〕和此時的干密度〔最大干密度，借以了解土的壓實特性，作為選試驗是指承受特地的擊實儀和規(guī)定的擊實方法給土體施加給肯定的擊實功能。本試驗分為輕型擊實和重型擊實，我國以往承受輕型擊實試驗較多，水庫路基填土均承受輕型擊實試驗，輕型擊實試驗分三層擊實，適用于粒徑小于5mm的粘性土；于粒徑不大于20mm的土，假設(shè)分三層擊實，則最大粒徑不得大于40mm。同時，在輕型擊實試驗中，對試樣中粒徑大于5mm的土質(zhì)量小于或等于試樣總質(zhì)量的30%時，需要對最大干密度和最優(yōu)含水率進展校正。二、儀器設(shè)備擊實儀：主要由擊實筒和擊錘組成。輕型擊實試驗和重型擊實試驗的擊實儀主要參5-2、圖和圖。單位體積擊實功(kJ/單位體積擊實功(kJ/3)試驗錘底直徑錘質(zhì)量落距擊實筒護筒高度方法(mm)(kg)(mm)內(nèi)徑(mm)筒高(mm)容積(c)(mm)輕型5130510211650重型5145715211650〔a〕輕型擊實筒 〔b〕重型擊實筒圖擊實筒1—護筒；2—擊實筒；3—底板；4—墊塊〔a〕擊錘 〔b〕擊錘圖擊錘2—導(dǎo)筒；3—硬橡皮墊；4—擊錘同時，擊實儀要滿足下面要求：擊實試驗分輕型擊實試驗和重型擊實試驗，擊實儀的擊實筒和擊錘尺寸如表5-1和圖，圖；擊錘要配導(dǎo)桿，導(dǎo)桿與擊錘之間要有足夠間隔使擊錘自由下落；電動掌握的擊錘〔輕型°，重型45°〕〔重型擊實儀中心點每圈加一擊。天平稱量200g0.01g2kg1g；臺秤稱量10kg5g；推土器〔無推土器時，可用刮刀和修土刀將試樣從擊實筒中取出；5mm、20mm40mm；其他：噴水設(shè)備、碾土設(shè)備、修土刀、小量筒、盛土盤、測含水率設(shè)備、保濕器等。三、操作步驟制備土樣〔分為干法和濕法兩種〕干法制備取代表性風(fēng)干〔或在＜60℃下烘干〕土樣放在橡皮板上用木碾碾散，過5mm〔重20mm40mm〕15～20kg〔50kg〕備用，測土樣風(fēng)干含水率。依據(jù)土的塑限預(yù)估土的最優(yōu)含水率，按依次相差約25～6峰值。預(yù)加水量按下式計算：mm 0 0.01(w

w)w 10.01w 1 00式中m——制備試樣所需的加水量，g；wm——風(fēng)干土樣的質(zhì)量，g；0w——風(fēng)干土樣含水率，%；0w——制樣要求到達的含水率，%。1按預(yù)定含水率制備試樣，每個試樣取，平鋪于不吸水的平板〔或調(diào)土盤〕上，用2412濕法制備取自然含水率狀態(tài)下的代表性土樣20k〔重型為50k5mm〔20mm40mm〕篩，將篩下土樣拌勻測其自然含水率。5個含水率，具體方法和干法制備土樣一樣。分別將自然含水率的土樣風(fēng)干或加水進展制備，留意保證制備好的土樣水分均勻分布。分層擊實將擊實筒放在堅硬的地面上，在擊實筒內(nèi)壁涂一薄層潤滑油并與底座連接好，稱取肯定量的試樣倒入擊實筒內(nèi)，分層擊實，其中輕型擊實試樣質(zhì)量2～5kg，分三層，每層254～10kg5694為305mm，重型為457mm。錘跡必需均勻分布于土面。第一層擊完后，安裝套環(huán)、重復(fù)上述6mm。卸下護筒，用直刮刀修平擊實筒頂部的試樣，撤除底板，試樣底部假設(shè)超出筒外也應(yīng)修平，擦凈筒外壁，稱量筒與試樣總質(zhì)量，準確至1g，并計算試樣濕密度。用推土器將試樣從擊實筒內(nèi)推出，取兩個代表性試樣〔如在土樣中心處取樣〕測其含水率，21%。按上述1〔〕工作。四、成果整理試驗數(shù)據(jù)記錄試驗數(shù)據(jù)可記錄在相應(yīng)表格中，記錄表格見表5-3計算試樣含水率、濕密度和干密度d含水率w計算公式〔

m2w 1mm22 0濕密度計算公式〔準確至0.01g/c3：mV干密度d

計算公式為式1〔準確至0.01g/c3。式中m、mm1 2 0

——分別為含水盒加濕土質(zhì)量、含水盒加干土質(zhì)量和含水盒質(zhì)量，g；m——擊實后試樣質(zhì)量，大小等于擊實筒加試樣質(zhì)量減去擊實筒質(zhì)量，g；V——擊實筒體積，cm3。計算飽和含水率計算飽和含水率公式為式—繪制擊實曲線以干密度w為橫坐標，在直角坐標系中繪制擊實曲線，同時繪制飽和曲d線曲線上峰值點相應(yīng)的縱坐標為該土的最大干密度 相應(yīng)的橫坐標為最優(yōu)含水率wmax opt〔圖。如不能連成完整曲線時應(yīng)補點，土樣不宜重復(fù)使用。