影響土擊實試驗成果的主要因素

馮建國

（河北省水利水電勘測設計研究院集團有限公司，天津 300250）

1 概述

用土作為堤、壩等構筑物的填筑材料時，需要在室內模擬現場施工條件，獲得壓實填筑土的最大干密度和相應的最優含水率。室內擊實試驗就是利用標準化擊實儀，獲取土的最大干密度與最優含水率的方法，以此作為在現場控制施工碾壓土體質量的最基本指標，從而保證在一定施工條件下壓實填土達到設計的壓實度標準，所以擊實試驗是填土工程設計施工中不可缺少的重要試驗項目。試驗成果的準確與否直接影響著施工碾壓質量的控制標準，因此試驗人員認真總結分析影響試驗成果的各種影響因素也是至關重要的。本文結合工程實例及試驗過程中發現的問題，簡述了試驗方法、土料類型、試驗人員的試驗過程控制、儀器設備差異等因素對試驗成果的影響。

2 影響擊實試驗成果的因素

2.1 試驗方法

擊實試驗分為輕型擊實試驗和重型擊實試驗。該兩種方法的擊實功能不同，輕型試驗適合水庫、堤防填土等方面，其單位體積擊實功能為592.2kJ/m3；重型試驗適合高等級公路填土、機場跑道等方面，其單位體積擊實功能為2684.9kJ/m3。同一種土類采用不同的擊實方法獲取的擊實成果不同；不同的土類采用不同方法對擊實成果的影響程度也不同。本文將南水北調東線進行輕型和重型擊實試驗成果進行統計比較，結果如表1。

表1 不同試驗方法下不同土類擊實試驗成果統計

上述結果表明：在同類土中，重型擊實試驗成果相對輕型擊實試驗成果，最大干密度增加，最優含水率減少；不同類土中，重型擊實試驗成果相對輕型擊實試驗成果，土的黏粒含量越高，最大干密度增加的越多，最優含水率減少的也越多；同樣也說明了擊實功越大，土的最大干密度越大，而最優含水率就越小，因此在試驗前必須正確的選擇試驗方法，才能取得符合工程實際的試驗參數。

2.2 土料的類型

決定擊實試驗成果的內在因素就是土的顆粒級配及土的界限含水率等指標，不同類土擊實試驗成果不同，同類土顆粒級配不同、礦物成分不同擊實試驗成果也會存在較大差異，本文將云華水庫土料擊實成果進行統計，如表2。

表2 輕型擊實試驗方法下不同土類擊實試驗成果統計

上述結果表明：在相同擊實功能的情況下，不同類土，土的黏粒含量越高，最大干密度越小，最優含水率越大；同類土顆粒級配不同，含礫的土最大干密度大于不含礫的土，最優含水率小于不含礫的土；同類土中顏色為灰黑色，含有機質，比重較小的土，最大干密度遠遠小于同類土、最優含水率較大；在表2的輕型擊實試驗數據中，無論試驗結果大小，土的最優含水率與土的塑限相差均在2%左右，符合最優含水率與塑限接近的規律，因此需要試驗人員在試驗前一定要做好顆粒分析及液塑限這兩項基礎試驗，以便在前期土料擊實樣品的含水率控制和后期分析擊實試驗成果準確性方面作為參考依據。

2.3 試驗人員試驗過程控制

試驗人員的試驗過程是否正確是決定試驗成果準確的關鍵因素。在試驗過程中應注意試驗用土、試驗配水、擊實過程中分層、擊數及擊實后余土的高度、重復使用土樣、存在著超限粒徑土顆粒等問題。

2.3.1 試驗用土一般采用風干土

烘干容易使土中的某些膠質或有機質灼燒或分解，致使失去膠粒與水作用的活性，重新加水后不能復原，影響擊實試驗成果。一般烘干土獲得的最優含水率偏小，最大干密度偏大。

2.3.2 試驗加水量應先測得風干土的含水率

根據土的塑限估算最優含水率，確定了最優含水率再向前后含水率遞增2%各確定兩點，最終根據含水率、土重、風干含水率計算各點的加水量。一般最優點按塑限的±2%考慮，確定了加水量在配水過程中還要拌合均勻并靜置12h以上，黏土應適當加長，加水量、拌和與養護直接影響著擊實試驗的正確與否。

2.3.3 擊實試驗分層加土要均勻

擊實的擊數要符合規程，擊實后的余土高度一般不應大于6mm。因為標準擊實試驗所得的擊實曲線是余土高度為零時的單位體積擊實功下的干密度與含水率的關系曲線，余土高度增大，關系曲線上的干密度就不是一定擊實功下的干密度，試驗結果的誤差會增大。

2.3.4 不要重復使用土樣

重復使用土樣對最大干密度和最優含水率及其他物理性質指標均有一定影響，根據對比試驗結果表明：重復用土對最大干密度度影響最大差值可達0.05～0.08g/cm3，對最優含水率影響較小。

2.3.5 存在超限粒徑土顆粒

當土料中存在大于擊實儀容器容許的最大粒徑土顆粒時，其含量不同對填土的最大干密度和最優含水率影響也不同。受儀器尺寸的限制，小容器必須過5mm孔徑篩，大容器必須過20mm孔徑篩。因此，當土料中的超限粒徑顆粒含量小于30%時，應對擊實后成果進行校正，修正后的最大干密度增大，最優含水率減小。當土料中的超限粒徑顆粒含量超過30%，此時由于大顆粒的骨架作用和孔隙將不能被細粒土所充分填充，影響到擊實試驗成果，需要采用粗顆粒土擊實試驗方法。

2.4 試驗儀器設備

試驗儀器設備的精度直接影響著試驗成果的準確性，為了確保儀器設備的精度，使用的天平、土樣篩和烘箱應按周期進行檢定，試驗人員并應對檢定證書進行確認，確認滿足標準要求的精度后方可使用；擊實儀應按自校規程進行校驗，以滿足試驗標準的精度要求，否則不能進行該項試驗。為了確保儀器設備正常運行，能夠提供準確的試驗數據，還應定期進行保養。良好的儀器設備再加上試驗人員正確操作才能確保提供的試驗成果準確無誤，因此要加強試驗人員對設備維護保養意識。

3 結語

擊實試驗是土工試驗中一項最基本試驗，也是為工程設計、施工提供基礎數據的一項重要試驗項目，本文結合工程實例及試驗過程中應注意的事項簡述了影響試驗成果的主要因素，并對土類、擊實功不同對試驗成果的影響進行了分析，希望能在今后的工作中，給試驗人員在質量控制方面以借鑒和參考。