淺析影響土的壓實效果的因素

路賽濤

摘 要：土的壓實程度與水利工程質量息息相關，水利工程在建設過程中，時常會遇到局部軟弱土層或填土層需要換填和壓實處理等，例如路堤、土壩、橋臺、擋土墻、管道埋設、基礎墊層以及基坑回填等。填土經挖掘、搬運之后，原狀結構已被破壞，含水量也發生變化，未經壓實的填土強度低，壓縮性大而且不均勻，遇水易發生塌陷、崩解，嚴重影響著水利工程的質量。為了改善這些土的使用性質，常采用壓實的方法使土變得密實。土的壓實也用在地基處理方面，如用重錘夯實處理松軟土地基使之提高承載力。為了提高填土的密實度，常采用靜壓碾壓、振動碾壓、強夯等多種地基處理方式，從而提高填土的密實度，達到保證水利工程質量的目的。在室內通常采用擊實試驗測定擾動土的壓實性指標，即土的壓實度;在現場通過夯打、碾壓或振動達到工程填土所要求的壓實度。

關鍵詞：水利工程 最大干密度 最優含水率 壓實 顆粒級配

一、壓實度概述

土是由固體顆粒、液態自由水和氣體組成的三相體，以土為骨架，水、氣占據一定空洞充填孔隙。水利工程中衡量大壩和黏土心墻的壓實程度的是工地實際達到干密度與室內標準擊實試驗得到最大干密度的比值百分數，稱為壓實度。提高壓實質量是盡可能增大單位體積內固體顆粒的比例，即增大現場干密度，同時控制土的含水量在最優含水量附近。各種回填土（包括砂、石屑，碎石等）必須具有足夠的整體穩定性、強度及水溫穩定性等，而這些都與它們的壓實度有直接的關系。因此，要有效地控制壓實的質量，就需要解決最大干密度和最優含水率的確定、現場干密度的測定和壓實標準的取值。我國現行規范（如土工試驗規程 GB/T50123-2019等）中是采用輕型或重型擊實法確定回填土的干密度與含水率之間的關系曲線，從而得出最大干密度與最優含水率。

二、試驗方法

擊實試驗是在室內研究土壓實性的基本方法。擊實試驗分重型和輕型兩種。他們分別適用于粒徑不大于20mm的土和粒徑小于5mm的粘性土。擊實儀主要包括擊實筒、擊實錘及導筒等。擊錘質量分別為4.5kg和2.5kg，落高分別為457mm和305mm。因為烘干制備土樣，對擊實試驗數據有顯著影響，所以制備試樣時，杜絕烘干。

三、影響壓實效果的因素

1、土的種類及顆粒級配的影響

在相同壓實功能條件下，土顆粒越粗，最大干密度就越大，最優含水率越小，土越容易壓實;土中含腐殖質多，最大干密度就小，最優含水率則大，土不易壓實;級配良好的土壓實后比級配均勻土壓實后最大干密度大，而最優含水率要小，即級配良好的土容易壓實。究其原因是在級配均勻的土體內，較粗土粒形成的孔隙很少有細土粒去填充，而級配不均勻的土則相反，有足夠的細土粒填充，因而可以獲得較高的干密度。

土的顆粒級配是通過土的顆粒分析試驗確定的，對于粒徑大于0. 075mm的粒組，可采用篩分法;而對于粒徑小于0. 075的細粒組，則必須采用沉降分析法。當土中兼含大于0. 075的土粒時，兩類分析方法可聯合使用。沉降分析法有密度計法（比重計法）、移液管法等。

篩分法試驗是將風干、分散的代表性土樣通過一套自上而下孔徑由大到小的標準篩，稱出留在各個篩子上的干土重，即可求得各個粒組的相對含量。通過計算可得到小于篩孔直徑土粒的累積質量和累積百分含量。

根據描述級配的累積曲線，可以簡單的確定土粒級配的兩個定量指標，即：不均勻系數和曲率系數。不均勻系數反映大小不同粒組的分布情況，即土粒大小的均勻程度。不均勻系數越大表示粒度的分布范圍越大，土粒越不均勻，其級配越良好。曲率系數描寫的是累計曲線分布的整體形態，表示某粒組是否缺失的情況，反映了限制粒徑與有效粒徑之間各粒組含量的分布情況。

當不均勻系數和曲率系數同時滿足相應條件時，土為級配良好土，易獲得較高的密實度，具有較小的壓縮性和較高的強度，工程性質良好;如不能同時滿足，則為級配不良土，不易獲得較高的密實度，工程性質不良。

無粘性土的壓實標準常以相對密實度控制，一般不進行室內擊實試驗，可進行相對密度試驗。

2、含水率的影響

土的含水量是指土在100℃～105℃下烘至恒重時所失去的水分重量與達到恒重時干土重量的比值。土中含水量對壓實效果的影響比較顯著。當含水量較小時，由于顆粒間引力使土保持著比較疏松的狀態或凝聚結構，土中孔隙大都互相連通，水少而氣多，在一定的外部壓力作用下，雖然土孔隙中氣體易被排出，密度可以增大，但由于水膜潤滑作用不明顯以及外部功能不足以克服顆粒間引力，土粒相對移動不容易，導致壓實效果比較差;含水量逐漸增大時，水膜變厚，引力縮小，水膜又起著潤滑作用，外部壓力比較容易使土粒移動，壓實效果漸佳;土中含水量過大時，孔隙中出現了自由水，壓力不可能使氣體排出，壓力的一部分被自由水所抵消，減小了有效壓力，壓實效果反而降低。可見，只有在最佳含水率的情況下壓實效果最好。

五、結語

水利工程檢測工作中壓實度的影響因素有很多，一定程度上，壓實度合格與否直接影響了水利工程的質量，正是因為這樣，不斷被人民重視，在實際檢測中需要根據具體情況，按照國家標準、技術規范和設計文件以及上級監督部門有關的規定等進行嚴格質量檢測。

在現場試驗中，達不到規定壓實度的最普遍原因是碾壓時材料的含水量不合適和壓實機械的不匹配造成的，所以在施工中要求嚴格控制回填土的含水量，讓其與最優含水量的誤差在±2%之內。首先應測定土的實際含水量等原始參數，然后著重控制最佳含水率、增加壓實功能及合理選擇機具、控制鋪土厚度等方面制定出合理的壓實方案，從而達到水利工程所需的壓實度。

參考文獻

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