砂礫材料最大干密度的確定及壓實(shí)度檢測方法

1、砂礫材料最大干密度的確定及壓實(shí)度檢測方法,李俊章 二0一七年八月二十日,一、引言,G85彭大高速公路由于地區(qū)特殊，屬于隴東地區(qū)黃土特性，為充分貫徹執(zhí)行黃土地區(qū)路基設(shè)計(jì)指南，設(shè)計(jì)圖紙?jiān)谔罘铰坊扇?qiáng)夯、沖擊碾壓、隔水墻、灰土擠密樁等設(shè)計(jì)措施對路基進(jìn)行針對性處治，部分路基要求采用天然砂礫換填，路基填料均采用周圍山坡和河道的天然砂礫，該填料填筑的路基沉陷小穩(wěn)定性好，且易被壓實(shí)，是一種較為理想的路基填筑材料，但在此類路基施工中，對路基進(jìn)行分層壓實(shí)進(jìn)行壓實(shí)度檢測時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到檢測的實(shí)際密實(shí)度大于或等于該填料的最大干密度，即所謂的“超百”現(xiàn)象。分析導(dǎo)致這一現(xiàn)象的主要因素，是因?yàn)橛捎陲L(fēng)化程度不同而形成填料中含

2、石率，填料中石粒質(zhì)量同干土質(zhì)量的比，與標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)土樣的含石率不一致所造成。 為準(zhǔn)確地檢測現(xiàn)場實(shí)際壓實(shí)度，提出并實(shí)施了在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)取樣時(shí)，就別取得不同含石量的土樣，分別制備不同含石率的土樣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)，通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算得出含石率同土樣最大干密度之間的關(guān)系曲線。在現(xiàn)場路基壓實(shí)度檢測的同時(shí)測定土樣含石率，根據(jù)曲線找到對應(yīng)的最大干密度標(biāo)準(zhǔn)值，這樣根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)得出的壓實(shí)度就具有更高的真實(shí)性、準(zhǔn)確性和可靠性。,二、確定砂礫含石量的最大干密度的方法,1、試樣制備：因重型擊實(shí)適用于粒徑不大40mm的土并未了使兩個(gè)試驗(yàn)具有可比性，試驗(yàn)前我們篩除大于40mm的粗顆粒剩余土樣風(fēng)干過5mm篩，分成堆用于摻配不同的

3、含石量，按照不同的含石量摻配好的試樣按四分法準(zhǔn)備擊實(shí)試樣工作，每組5個(gè)試樣每個(gè)試樣大約6kg，分別加入不同的水分按2%含水率遞增，拌勻后悶料一夜備用。 2、試驗(yàn)步驟：擊實(shí)試驗(yàn)按三層裝入試樣，每層需試樣約1700g 左右，整平表面，并稍加壓緊，然后按照98擊1層進(jìn)行擊實(shí)，擊實(shí) 時(shí)擊錘自由垂直落下，錘跡均勻分布于土樣面，第一層擊實(shí)后，將試樣層 面拉毛然后再裝入試樣，重復(fù)上述方法進(jìn)行其余2層土樣的擊實(shí)。擊實(shí)完成 后用修土刀齊筒頂細(xì)心削平試樣，檫干凈外壁后稱量準(zhǔn)確至1g。,標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果 表1,3、試樣結(jié)果處理：根據(jù)公式計(jì)算出不同含石量的最大干密度;如圖1，其數(shù)據(jù)可以看出含石量表面振動(dòng)壓實(shí)法得出最大

4、干密度，其回歸方程： Y=0.0015X+2.281667。備注：Y=最大干密度；X=含石量； 現(xiàn)場檢測路基密實(shí)度時(shí)，就可以通過此曲線找到相應(yīng)含石率對應(yīng)的最大干密度。如圖1;,三、施工現(xiàn)場壓實(shí)度的檢測,1、在試驗(yàn)地點(diǎn),選一塊平坦表面，并將其清掃干凈，其面積不得 小于基板面積。 2、將基板放在平坦表面上，當(dāng)表面的粗糙度較大時(shí)，則將盛有量砂的灌砂筒放在基板中間的圓孔上，將灌砂筒的開關(guān)打開,讓砂流入基板的中孔內(nèi)，直到儲砂桶內(nèi)的砂不再下流時(shí)關(guān)閉開關(guān)。取下灌砂筒，并稱量筒內(nèi)砂的質(zhì)量，準(zhǔn)確至 1g。 3、取走基板，并將留在試驗(yàn)地點(diǎn)的量砂收回，重新將表面清掃干凈。 4、將基板放回清掃干凈的表面上(盡量放在原

5、處)，沿基板中孔鑿洞（洞的直徑與灌砂筒一致）。在鑿洞過程中，應(yīng)注意不使鑿出的材料丟失，并隨時(shí)將鑿松的材料取出裝入塑料袋中，不使水分蒸發(fā)。也可放在大試樣盒內(nèi)。試洞的深度應(yīng)等于測定層厚度，但不得有下層材料混入，最后將洞內(nèi)的全部鑿松材料取出。對土基或基層，為防止試樣盤內(nèi)材料的水分蒸發(fā)，可分幾次稱取材料的質(zhì)量。準(zhǔn)確至 1g。,5、從挖出的全部材料中取有代表性的樣品，放在鋁盒或潔凈的搪瓷盤中，測定其 含水量。樣品的數(shù)量如下：用小灌砂筒測定時(shí)，對于細(xì)粒土，不少于 100g；對于各種中粒土，不少于 500g。用大灌砂筒測定時(shí)，對于細(xì)粒土，不少于 200g；對于各種中粒土，不少于 1000g；對于粗粒土或水泥

6、、石灰、粉煤灰等無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料，宜將取出的全部材料烘干，且不少于 2000g，稱其質(zhì)量，準(zhǔn)確至 1g。 6、將基板安放在試坑上，將灌砂筒安放在基板中間（儲砂筒內(nèi)放滿砂到要求質(zhì) 量），使灌砂筒的下口對準(zhǔn)基板的中孔及試洞，打開灌砂筒的開關(guān)，讓砂流入試坑 內(nèi)。在此期間，應(yīng)注意勿碰動(dòng)灌砂筒。直到儲砂筒內(nèi)的砂不再下流時(shí)，關(guān)閉開關(guān)。 仔細(xì)取走灌砂筒，并稱量筒內(nèi)剩余砂的質(zhì)量，準(zhǔn)確至 1g。 7、如清掃干凈的平坦表面的粗糙度不大，也可省取 2 和 3 的操作。在試洞挖好后， 將灌砂筒直接對準(zhǔn)放在試坑上，中間，不需要放基板。打開筒的開關(guān)，讓砂流入試 坑內(nèi)。在此期間，應(yīng)注意勿碰動(dòng)灌砂筒。直到儲砂筒內(nèi)的砂不再下

7、流時(shí)，關(guān)閉開關(guān)。 仔細(xì)取走灌砂筒，并稱量剩余砂的質(zhì)量，準(zhǔn)確至 1g。 8、仔細(xì)取出試筒內(nèi)的量砂，以備下次試驗(yàn)時(shí)再用。若量砂的濕度已經(jīng)發(fā)生變化或 量砂中混有雜質(zhì)，則應(yīng)該重新烘干、過篩。,四、施工現(xiàn)場的數(shù)據(jù)對比,砂礫填料材料在施工現(xiàn)場中壓實(shí)度檢測的，和普通擊實(shí)的對比： 如下表所示： 現(xiàn)場壓實(shí)度檢測 表2,續(xù)表2,從上表中可以看出采用含石量不僅消除了砂礫的含石量變化引起的超百現(xiàn)象，因此在施工中保證路基壓實(shí)度的質(zhì)量控制。特別對臺背回填和路面等要害部位達(dá)到了有效的控制。,4.1 取樣缺乏代表性,由于不同的人從不同的部位取得的土樣肯定存在樣品的差異性， 甚至同一個(gè)人從同一部位兩次取得的樣品都會(huì)有差異。取樣

8、缺乏代 表性，直接影響試驗(yàn)結(jié)果的適用性和準(zhǔn)確性。 4.2 檢測試驗(yàn)存在一定的誤差 標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)和現(xiàn)場檢測試驗(yàn)的誤差主要來自試驗(yàn)材料、設(shè)備 器具、試驗(yàn)人員的操作以及環(huán)境等諸多方面，由于各種誤差的存在 導(dǎo)致我們不可能得到真值，只是能接近真值。故檢測試驗(yàn)本身也導(dǎo) 致檢測誤差的存在對應(yīng)于檢測值就存在一定的差異。,4.3 施工現(xiàn)場土樣(填料)材質(zhì)的不均勻性,施工現(xiàn)場土樣(填料)材質(zhì)的不均勻性，包括土壤類別、粒徑和含水量等方面的差異 ,在路基施工中尤為突出的就是填料含石率的變化，直接導(dǎo)致現(xiàn)場檢測時(shí)不同含石率下檢測出的最大干密度差異很大而用同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)最大干密度計(jì)算得出的壓實(shí)度差異就很大，就會(huì)出現(xiàn)“超百”的現(xiàn)

9、象，這是導(dǎo)致“超百”表象產(chǎn)生的最主要的因素。比如標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)時(shí)土樣含石率為10%，得到最大干密度為1.98 g/cm3,而現(xiàn)場檢測某一點(diǎn),實(shí)際為含石率為30%，檢測后計(jì)算出干密度為2.02 g/cm,得出壓實(shí)度為102%。如用含石 30%的土樣做標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，實(shí)際得到的最大干密度為 2.04 g/cm,那么該點(diǎn)的真實(shí)壓實(shí)度應(yīng)為99%。也就是說這種“超百”很顯然僅僅只是一種表象。,如果現(xiàn)場的含石率超過 30%達(dá)到40%或更高，那么我們用10%含石率下標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)的最大干密度計(jì)算出的壓實(shí)度可能達(dá)到110%左右，而用實(shí)際的含石率土樣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)得出的最大干密度計(jì)算，可能出現(xiàn)壓實(shí)度只有90%的情況，如果驗(yàn)

10、收標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定是壓實(shí)度不低于95%這一測點(diǎn)其實(shí)是達(dá)不到要求的。我們不難看出這一“超百”表象會(huì)直接影響我們的判斷，影響對工程質(zhì)量的評定。把“不合格”的判定為“合格”。 五、采取措施,5.1 選擇含石率對應(yīng)的最大干密度 針對“超百”表象產(chǎn)生的主要原因一填料的不均勻性一主要影響要素一 含石率差異，提出在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)時(shí)就測定不同含石率下土樣填料的最 大干密度，土樣填料最大干密度和含石率的關(guān)系曲線。實(shí)際現(xiàn)場檢測時(shí) 在適當(dāng)位置抽查土樣填料的含石率。對應(yīng)關(guān)系曲線選擇對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)最大 干密度計(jì)算出壓實(shí)度。,5.2 標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn),針對提出的解決措施這里重點(diǎn)闡述試樣的制備、試驗(yàn)結(jié)果的處 理至于擊實(shí)試驗(yàn)的具體操作依據(jù)相應(yīng)

11、的試驗(yàn)規(guī)范這里不再累述。 根據(jù)試驗(yàn)計(jì)算分別得到7個(gè)樣品組的最大干密度和最佳含水量如表 根據(jù)表 1 作出含石率同最大干密度的關(guān)系示意圖(見圖2)。根據(jù)示 意圖可以看出在含石率不高時(shí)含石率與最大干密度的關(guān)系基本上是 線形關(guān)系。我們先假設(shè)含石率和最大干密度是線性相關(guān)關(guān)系一元一 次回歸方程為 y=a+bx (1) 通過計(jì)算得到a=1.916 b=0.0036 r=0.962 根據(jù)相關(guān)系數(shù)可以判斷含石率和最大干密度基本是線性關(guān)系。 回歸方程為y=1.196+0.0036x 現(xiàn)場檢測路基密實(shí)度時(shí)就可以通過此 曲線找到相應(yīng)含石率對應(yīng)的最大干密度。,5.3 現(xiàn)場檢測,現(xiàn)場路基密實(shí)度檢測以及干密度的計(jì)算等常規(guī)操作。有相關(guān)的 試驗(yàn)規(guī)范規(guī)這里不再敘述。我們提出在現(xiàn)場檢測時(shí)對所檢測點(diǎn)，當(dāng) 發(fā)現(xiàn)填料里明顯含石增加一個(gè)指標(biāo)的檢測含石率。取一定質(zhì)量的土 樣烘干、過篩、稱重、計(jì)算。 下面是對某一路段驗(yàn)收規(guī)范要求壓實(shí)度不低于90%,進(jìn)行現(xiàn)場檢 測所得數(shù)據(jù)見根據(jù)含石率和最大干密度關(guān)系曲線, 在計(jì)算 該路段 路基壓實(shí)度時(shí), 我們通過現(xiàn)場 測定的含石率, 在曲線上找到對應(yīng)的點(diǎn), 選取該點(diǎn)對應(yīng)的最大干 密度值, 最大干密度值如表。 所有檢測點(diǎn)中無一測點(diǎn)出現(xiàn)“超百” 現(xiàn)象路基質(zhì)量穩(wěn)定未出現(xiàn)過變形較大情況。,六、結(jié)論,通過實(shí)際運(yùn)用