土工擊實試驗方法中幾個常見問題分析

康 紅

(新疆道路橋梁工程總公司第一工程處)

0 引言

壓實度是控制公路工程質(zhì)量的重要技術(shù)指標，其值受衡量壓實度的標準密度的尺度因素影響，而做標準擊實試驗即為了獲取填筑土體的最大干密度和相應(yīng)的最佳含水率，是在模擬現(xiàn)場施工機械和方法的條件下找出最大干密度和含水率，并結(jié)合現(xiàn)場填料實測干密度得出填土層的壓實度便于指導現(xiàn)場施工，試驗方法是取多份不同含水量的填料按照規(guī)定的擊實功進行筒內(nèi)擊實，之后稱重并測定含水率，以得出不同的干密度，由于該試驗的影響因素較大，認為主觀隨意性易導致試驗值與真實值偏離甚至發(fā)生質(zhì)量事故，因此分析解決檢測過程中存在的問題利于保證檢測結(jié)果的真實性，并利于保證施工質(zhì)量。

1 土工擊實試驗中常見問題分析

1.1 檢測方法

室內(nèi)標準擊實試驗的制樣方法包括干法和濕法兩種，干法是將試樣風干或低溫烘干，之后碾碎過篩，濕法則是將天然含水率的試樣碾碎過篩，高含水率土可省略過篩步驟)。試驗顯示對于高含水率土體而言干法求得的最大干密度較濕法求得的最大干密度大，而最佳含水率則較小，形成原因主要是含水率高時要將大部分土團原結(jié)構(gòu)破壞重新排列幾乎不可能，而實際施工中的粉碎程度也很難達到風干或低溫烘干過篩的程度，因此將導致最大干密度大，最佳含水率小;而對于非高含水率的土體而言，因其相對易粉碎，因此兩種檢測方法結(jié)果差別并不明顯。因此對于高含水量的土體則適于濕法試驗，若采用干法則無形中會提高對土基壓實標準的要求，而在實際施工中則往往很難達到，最終必然導致檢測不合格的假象，并會增加施工成本。

1.2 土樣制備方法

土樣制備方法不同將導致試驗結(jié)果不同，因烘干土樣的最大干密度值最大，風干土樣次之，天然土樣最小，而最佳含水率則烘干土樣最小，且烘干土對最大干密度的影響最大，由于在制備過程中土料事先烘干導致其散失基本的含水率而導致土體顆粒間封閉氣泡隨水分散失而消失，雖在擊實土料制作時添加水份但在短時間形成的封閉氣泡畢竟有限，而土體顆粒為承擔擊實功能的主體并導致土體發(fā)生永久性體積變化，最終得到較高的干密度;同時烘干過程中的粉碎過篩處理將得到足夠的細顆粒來填充粗顆粒間的孔隙而獲得較高密實度。而濕法制料雖土料含有一定的水分，且在試驗前經(jīng)過適當?shù)谋窕蝻L干處理，但其最終土樣內(nèi)保留了一定的含水率，因此土體內(nèi)封閉氣泡絕大部分得以保存，導致試驗過程中很大一部分擊實功由孔隙氣承擔而轉(zhuǎn)化為孔隙壓力，而擊實時氣泡體積減小也是短暫的，且在土體擊實后的回彈量較大導致永久性變形較小，同時濕法制料過程中不易進行粉碎過篩處理，導致土體顆粒相對較大而不能填充大顆粒間孔隙，因此應(yīng)盡量采用風干土樣或天然土樣。

1.3 土樣重復(fù)使用

擊實試驗過程中會將土樣內(nèi)的部分顆粒破壞，從而改變土體的級配及結(jié)構(gòu)，導致粒徑變細、比表面積增大;而擊實試驗后土樣難分散更不利于被水浸透，擊實能量越大其干密度差別也越大，其恢復(fù)到原來的狀態(tài)更為困難，因此將影響試驗精度，所以一般情況下土樣不宜重復(fù)使用，而應(yīng)采用新土進行試驗。但如不重復(fù)使用土樣將導致土樣的運輸和式樣工作量增加近5倍，因此規(guī)定除易擊碎的土樣外土樣可重復(fù)使用。

1.4 擊實筒內(nèi)余土高度

余土高度指擊實試驗完成后超過擊實筒上沿的部分土柱高度，而標準擊實曲線是指在余土高度為零時單位體積擊實功下干密度和含水率的等功能曲線，但由于人為操作因素必將留有不同程度的余土，而余土存在勢必影響試驗結(jié)果，且隨著余土高度增加試樣的單位體積相對增大，所受的單位體積擊實功相應(yīng)減小，此時曲線上各點對應(yīng)的不是等功下的干密度而導致結(jié)果增大，并會導致試驗數(shù)據(jù)分散，大量試驗結(jié)果表明余土高度不超過6 mm時最終檢測值方控制在允許誤差內(nèi)，同時由于施工現(xiàn)場情況較為復(fù)雜，填料多采用雜填土，導致填料性質(zhì)差距很大，因此在試驗時應(yīng)隨時做好監(jiān)控，便于隨時掌握現(xiàn)場土體的實際變化，及時進行新的擊實試驗，并調(diào)整標準數(shù)據(jù)以滿足需要。

1.5 土體含水率的影響

土體含水率是影響土體壓實效果的最為重要的因素，含水率過大或過小都不能使土體達到最為緊密狀態(tài)，當土體內(nèi)含水率較小則土粒表面的結(jié)合水膜較薄，而強結(jié)合水更少，土體顆粒間主要通過引力結(jié)合，因此其相對錯動較為困難，并趨向于任意排列，因此其不易密實最終導致干密度值偏低，含水率增加則其結(jié)合水膜增厚，土體顆粒間排斥力增大，顆粒間存在的弱結(jié)合水膜將起到一定的潤滑作用，易導致顆粒錯動，顆粒將定向排列增多，其干密度也隨之增大，而當含水率超過某限值則土體顆粒間引力仍減小，但顆粒間結(jié)合水膜承擔了部分擊實功，顆粒間的有效應(yīng)力則減小，導致土體不易壓實，隨含水率繼續(xù)增加只能導致密度降低。

1.6 擊實功的影響

一般而言擊實功越大則土體的孔隙比越小、干密度越大，最佳含水率越小，但超過某限度后即使擊實功增加，其最大干密度再增加效果也不明顯，因此若要使土體干密度達到最大則應(yīng)盡可能減小其孔隙比，由于最大干密度是將土體內(nèi)所有氣體全部排放，該時段內(nèi)土體處于飽和狀態(tài)，孔隙比最小，而在擊實過程中由于土體顆粒處于疏松狀態(tài)，該時段內(nèi)土內(nèi)孔隙多與外界大氣聯(lián)通，因此氣體易被擠出，土體易于擊實，密度增大范圍也較大，當含水率增大或接近最佳含水率時，土內(nèi)孔隙中的氣體幾乎處于同大氣隔絕的封閉狀態(tài)，該種情況下即使擊實也難以將氣體排出，因此即使擊實也不能使其達到完全飽和狀態(tài)。

1.7 壓實系數(shù)大于1的原因

施工中會遇到現(xiàn)場檢測的干密度大于室內(nèi)擊實的最大干密度，導致該現(xiàn)象主要是由于規(guī)范要求試驗時需將超顆粒去除，因而導致試驗用料超尺寸顆粒含量小于現(xiàn)場壓實用料，因此規(guī)范規(guī)定當超粒徑顆粒超出規(guī)定范圍時則應(yīng)對最大干密度和最佳含水率進行修正，但修正后的最大干密度變大，最佳含水率變小，施工人員若未對該值進行修正則易導致上述現(xiàn)象;試驗規(guī)定在室內(nèi)標準擊實試驗中所得到的最大干密度為相對值，其是在標準擊實功下的最大干密度，且擊實功也是一定時期內(nèi)經(jīng)驗積累值，而隨著大量重型機械的利用在單位面積上的碾壓能量往往大于室內(nèi)標準擊實功，因此也導致上述現(xiàn)象的發(fā)生，因此對試驗標準也應(yīng)進行修正。

1.8 最大干密度和最佳含水率的求取

最大干密度。在進行室內(nèi)擊實試驗時擊實功瞬時作用于土體，而土體的含水率基本不變，在擊實功的作用下在一定范圍內(nèi)增加含水率，導致土體的干密度增大，但當含水率增大到一定程度則土體的干密度將變小，因此在一定擊實功的作用下含水率與干密度的關(guān)系曲線的峰值即為土體干密度的最大點，該點的干密度即為土樣的最大干密度，相應(yīng)含水率即為最佳含水率，因此試驗中準確的測定該點為試驗關(guān)鍵所在。

含水率。在試驗前應(yīng)先從土的液塑限值及篩分試驗中估算最佳含水率和最大干密度，若土體內(nèi)粉粒和粘粒越多則塑性指數(shù)越高，最佳含水率越大，因此一般砂性土體的最佳含水率較粘性土小，而最大干密度則較粘性土大，同時在輕型擊實試驗中最佳含水率接近土體的塑限，而重型擊實試驗則最佳含水率稍小于土體的塑限。

2 結(jié)語

土工試驗中室內(nèi)擊實試驗是非常重要的試驗，其必須提供準確可靠的數(shù)據(jù)來指導現(xiàn)場施工，因其所測得的最大干密度的準確性和真實性直接關(guān)系到工程的質(zhì)量和成本，最大干密度小則會影響施工質(zhì)量，該值大則會增加施工成本，因此在試驗時應(yīng)嚴格按照標準操作，才能保證檢測質(zhì)量，最終確保工程施工質(zhì)量。

［1］ 馮忠居，張永清.粗粒土路基的壓實試驗［J］.長安大學學報(自然科學版)，2004，(5).

［2］ 路橋集團第二公路工程局.公路施工手冊路基［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［3］ 張志權(quán).提高擊實試驗結(jié)果準確性的探討［J］.巖土工程界，2004，(5).

［4］ 趙樹德.土力學［M］.北京:高等教育出版社，2001.