三點(diǎn)擊實(shí)試驗(yàn)法在水庫工程中的運(yùn)用

趙多明

（新疆額爾齊斯河流域開發(fā)工程建設(shè)管理局 新疆 烏魯木齊 830000）

1 前言

三點(diǎn)擊實(shí)試驗(yàn)法又稱快速壓實(shí)控制法，此法在國(guó)外土壩、機(jī)場(chǎng)等土方填筑工程中運(yùn)用廣泛。該方法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)時(shí)，不需測(cè)定土方含水量，僅在測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)濕容重后，用現(xiàn)場(chǎng)容重試驗(yàn)的土樣做三種不同含水量的擊實(shí)試驗(yàn)，測(cè)定三個(gè)擊實(shí)濕容重，就可以確定填土的壓實(shí)度、最優(yōu)含水量與現(xiàn)場(chǎng)填土含水量的差值。采用此法不僅操作簡(jiǎn)便，更重要的是能節(jié)約試驗(yàn)時(shí)間，不影響施工進(jìn)度。

2 原理

2.1 壓實(shí)度

由壓實(shí)度定義可以得出：

其中：ρdf為填土干密度；ρdfmax 為室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)最大干密度；ρf為現(xiàn)場(chǎng)濕密度；ωf為填土含水量。

三點(diǎn)擊實(shí)試驗(yàn)法通過現(xiàn)場(chǎng)取樣擊實(shí)，實(shí)測(cè)出現(xiàn)場(chǎng)濕密度，再引入?yún)?shù)Z(加水量與加水前濕土重的比值)用圖解法或數(shù)解法求得變換后的標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)最大濕密度ρdfmax(1+ωf)。則壓實(shí)度 D=ρf/ρdfmax(1+ωf)可直接得出，并不需要現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定填土含水量和標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)最大干密度。

2.2 填土含水量與最優(yōu)含水量的差值

填土含水量與最優(yōu)含水量的差值：

其中：ωop為最優(yōu)含水量；ωf為填土含水量；Δ為含水量偏差修正值；Zm為含水量偏差。

Δ和Zm均可在三點(diǎn)擊實(shí)控制圖中查得或直接用數(shù)解法求得，由此可得出最優(yōu)含水量與填土含水量的差值這一質(zhì)量控制指標(biāo)。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

“500”水庫是新疆引額濟(jì)烏一期一步工程尾部調(diào)節(jié)水庫，位于阜康市西北天山北緣遠(yuǎn)端沖洪積扇細(xì)土平原區(qū)，是經(jīng)三面筑壩而成的典型平原水庫。設(shè)計(jì)壩型為均質(zhì)土壩，水庫水域面積 20.2km2，庫容 1.72×108m3，屬大⑵型水庫。“500”水庫筑壩土料為天山北緣山前沖洪積扇下部平原區(qū)的低塑限粉質(zhì)壤土。料場(chǎng)土性基本上均勻，室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)最大干密度1.76 g/cm3～1.81g/cm3，設(shè)計(jì)采用壓實(shí)度指標(biāo) 0.98，相應(yīng)干密度為 1.72 g/cm3～1.77g/cm3。施工采用的壓實(shí)功能較大的16t凸塊振動(dòng)碾，對(duì)含水量敏感的粉質(zhì)壤土盲目增加壓功能，不僅不能提高干密度，反而很容易出現(xiàn)過壓現(xiàn)象，造成剪切破壞，這樣給填筑質(zhì)量控制帶來困難。經(jīng)反復(fù)比較，采用三點(diǎn)擊實(shí)試驗(yàn)進(jìn)行壓實(shí)度控制是比較合理的方法。

3.2 試驗(yàn)方法

為檢測(cè)填土的壓實(shí)度，在填筑現(xiàn)場(chǎng)，用環(huán)刀檢測(cè)濕密度的同時(shí)取環(huán)刀周圍的填土9kg，分作三份，每份 3kg。

第一份土樣保持原含水量作標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)，此時(shí)Z=0，其變換濕密度等于擊實(shí)密度，將其值[ρd（1+ωf），Z]作在控制圖上點(diǎn)①。

當(dāng)填土含水量接近最優(yōu)含水量時(shí)，第二份土樣用噴霧器均勻在往土樣中加水60g（Z=+2%）攪拌均勻后作標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)，將擊實(shí)濕密度除以（1+Z），即1.02，得變換濕密度，將其值作在控制圖上②。第三份土樣用吹風(fēng)機(jī)或晾曬連攪拌，使其均勻干燥，減水50g（Z=－2%）后，拌勻試樣，作標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)。將擊實(shí)濕密度除以（1+Z），即0.98，得變換濕密度，將其值作在控制圖上③。三個(gè)點(diǎn)的作圖參見圖1。

若填土含水量比最優(yōu)含水量大2%左右，第二份減水60g，第三份減水120g。總之，確定加水或減水，應(yīng)在盡可能準(zhǔn)確判斷填土含水量的基礎(chǔ)上，使三個(gè)點(diǎn)都在最大縱坐標(biāo)附近。否則應(yīng)該補(bǔ)點(diǎn)，選最優(yōu)的3個(gè)點(diǎn)求拋物線頂點(diǎn)。

3.3 試驗(yàn)步驟

在二區(qū)取土樣一組做三點(diǎn)擊實(shí)，成果如表1。

現(xiàn)場(chǎng)碾壓取樣濕密度 ρf=2.07g/cm3。直接采用圖解法讀數(shù)，通過簡(jiǎn)單計(jì)算得壓實(shí)度D，具體試驗(yàn)步驟如下所述：

（1）測(cè)定填土密度ρf其值標(biāo)在橫坐標(biāo)為0的相應(yīng)縱坐標(biāo)2.07點(diǎn)上，見圖2。

（2）取＜5mm保持原有填土含水率的土樣。用標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)功607.5kJ/m3(分三層填土擊實(shí)，每層擊25下)得 ρ1=2.11，并將該值標(biāo)在三點(diǎn)擊實(shí)控制圖橫坐標(biāo)為0的相應(yīng)縱坐標(biāo)點(diǎn)（1）上。

表1 三點(diǎn)擊實(shí)試驗(yàn)記錄表

（5）將點(diǎn)（1）、（2）、（3）連成光滑的曲線，確定其最大縱坐標(biāo)點(diǎn)（0）。即為變換成最大濕密度。

（6）求壓實(shí)度

（7）運(yùn)用控制圖解法一樣，拋物線頂點(diǎn)ρdmax（1+ωf）=2.12，壓實(shí)度D＝2.07/2.12=0.98，對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)為Zm，同時(shí)用內(nèi)插值得到△，ωop－ω①=△+Zm=－0.4%－0.5%=－0.9%。誤差相對(duì)小，在工程中滿足施工要求的。

4 結(jié)語

三點(diǎn)擊實(shí)試驗(yàn)法是填土按壓實(shí)度和含水量差值設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行快速質(zhì)檢試驗(yàn)的一種科學(xué)實(shí)用的方法。對(duì)于土性復(fù)雜、壓實(shí)性能變化較大的細(xì)粒土，應(yīng)用三點(diǎn)擊實(shí)試驗(yàn)法進(jìn)行質(zhì)量控制，真實(shí)可靠，能客觀反映土料的壓實(shí)程度，而且試驗(yàn)精度和速度均能滿足施工要求，并在應(yīng)用的基礎(chǔ)上不斷探索，對(duì)其加以改進(jìn)和革新，更能為施工帶來極大的方便，故而可大力推廣應(yīng)用。陜西水利