定土的击实试验

第五章击实试验第一节击实试验的根本原理一、根本概念土的压实性工程中，用于填筑路堤等的填料均处于松散的三相状态，在以机械方法施加击实功能料时，常用干密度 表示填土的密实性。d击实试验土地基设计施工中不行缺少的重要试验工程。复作用下，颗粒重排列，其固相密度增加，土地基设计施工中不行缺少的重要试验工程。复作用下，颗粒重排列，其固相密度增加，回弹现象。因此，土的击实过程，即不是固结和粒组在不排水条件下的重组构过程。图击实仪国内常用的击实试验仪器如图，主 1—击实筒；2—护筒；要包括击实筒和击锤两局部，仪器型号和试 3—导筒；4—击锥；5—底板验方法不同，其尺寸参数各异。击实曲线室内击实试验，一般是备用同一土质不同含水率的数个土样，通常5～6个，分别拌和算土样的干密度： d

〔5—1〕式中——击实后土样的干密度，g／cm3；d——击实后土样的湿密度，g／cm3；w——击实后土样的含水率，%。中绘制～w曲线，如下图，该曲线即称为击实曲线。10d10图击实曲线最大干密度和最优含水率峰值的上凸形，其峰点对应的干密度即为土的最大干密度，常用dmax表示，与其相对应的含水率即为土的最优含水率，常用w

表示，如下图。opt土的最优含水率一般在塑限四周〔既wP

〔2～3%，约为液限的～倍。这是由于土的含水率较小时，土粒四周的结合水膜较薄，连接较牢，土粒不易移动，故难以击实；当含在最优含水率时，水膜厚度适中，土粒连接较弱，又不存在多余的水分，故易于击实，使土少。压实度工程实践中用压实度来掌握粘性土的压实标准内标准击实功能击实的最大干密度之比，用百分数表示。我国土坝设计标准中规定，Ⅰ、Ⅱ级土石坝填土的压实度应到达95%～98%，Ⅲ～Ⅴ级92%。填土地基的压实度标准可参照这一规定。外表压实法和重锤夯实法表层压实法是利用机械碾压或机械振动对填土其压实功能影响深度较小，在填土工程中通常分层碾压，压实后的厚度掌握在30～40cm左右，该方法也用于处理表层厚度较小的脆弱地基。重锤夯实法是利用重锤自由下落时的冲击能来夯实填土或浅层地基量、锤底直径、落距以及土质等因素有关。二、土的击实性击实土样的含水率特性图曲线右上方的一条线是饱和度为100%的饱和曲线。它表示当土在饱和状态时的含水率与干密度之间的关系。依据土的三相比例关系可以导出饱和曲线的表达式为：wsat

(1d

1 )100 〔5—2〕Gs w式中w

sat

——饱和含水率，％；G——土粒比重或相对密度；s——水的密度，g／cm3；w——土的干密度，g／cm3。d即使加大击实功能亦不能将土中受困气体排尽，故被击实的土体不行能到达完全饱和的程的缘由。对于一般粘性土来说，其最大干密度(峰点)所相应的饱和度约为80％左右。这是100%。击实功能对最大干密度和最优含水率的影响土的最优含水率和最大干密度与击实功能的大小亲热相关。如图〔a〕是某一粉质粘土10、20、30、40、60用较大的击实功能在较小的含水率状态下薄，抵抗土粒移动的力较大，只有用较大的击实功能才能抑制这种抵抗力最大干密度。 mg

击数对对土击曲线的影响 mgaaNmaNmaxoptN〔b〕最大干密度和最优含水率与击实功能的关系图不同击实功能对击实性的影响图〔b〕中曲线显示，击实功能愈大，所得的击实效果较好，得到的最大干密度愈大。最大干密度增加缓慢。这是由于土被击实到达肯定密实程度后，土粒已经移动到的位置，当增加填土料的含水率，在较小的击实功能作用下获得肯定的干密度。三、影响土击实性的主要因素以上分析可知，影响土的击实性的主要因素包括土质状况〔矿物成分和粒度成分、土所处的状态〔含水率〕和击实条件〔击实功能。5-1〔〕或土的级配良好，土能在较小的含水率下得到较大的干密度。塑性指数IP最大干密度塑性指数IP最大干密度相应的最优含水率dmaxw〔%〕＜10＞＜1310～14～13～1514～17～15～1717～20～1.017～1920～22～19～21制。率偏低时，压实土具有分散构造特征，均匀性好，强度较高，较脆硬，但浸水简洁产生附加沉降；当含水率偏高时，压实填土具有分散构造特征，可塑性大，变形稳定，但强度较低。含水率状况，选择适宜的施工含水率。击实特征，当含水率较低时，增加击实功能有效地增加填土的密度，如含水率较高，只在击实密度的增加就没有效果。图土的干密度与击实功能的关系1—w=12%；2w=16%；3w=20%四、击实试验应留意的几个问题关于试验用土使用风干或烘干土问题以在击实试验中，应用风干土作试验更为合理。试验加水拌和浸润与养护问题12小时，甚至一昼夜，粉质土可适当缩短浸润时间，使有充分时间浸透，使之干湿均匀。土样重复使用问题最大干密度差异也越大，故一般状况下土样不宜重复使用，而应承受土做试验。关于击实容器中余土的高度问题于击实容器中余土高度不一所产生的影响在操作中，要严格掌握余土高度〔GB/T50123-1999〕中规定，击实完成后，试样超出击实筒顶面的高度不大于6含粗颗粒的计算校正问题由于击实筒的尺寸限制〔GB/T50123-1999〕中规定，轻型击实仪540土料在一样击实功能作用下的最大干密度和最优含水率不同，故对试验结果需要进展校正。525%〔土粒呈片状30%〔土粒呈浑圆状即细土粒能够到达最大干密度。所以,实际土料的最大干密度和最有含水率需要依据试验结果进展校正。轻型击实试验最大干密度和最优含水率的校正公式为：1最大干密度校正1/55max55

1P

〔5—3〕MAX

GW s2式中/max

——校正后试样的最大干密度g/c3； ——击实试样的最大干密度〔g/cm3〕maxP——粒径大于5mm土的质量百分数%；5G 5mm〔既饱和面干状态时土粒的比重。2s最优含水率校正，准确值%w/ w

(1P)Pw

〔5—4〕opt

opt

5 5 ab式中w/opt

——校正后试样的最优含水率%；w ——击实试验试样的最优含水率%；optw ——粒径大于5mm土粒的吸着水含水率%。ab当土中含有大于5毫米颗粒超过30％时，这些颗粒会在土中形成骨架作用，使土的物特地性的试验。试验成果检验线较平缓，土的密度小。此外还须留意，土的塑性指数越高，最大干密度越小。实践资料说明，粘性土的最优含水率一般接近塑限值，或近似地取～(平均倍液限含水率。此外，在击实试验中还应使锤击的间歇时间超过土的回弹后效时间(一般弹性变形的恢复需几秒钟)，由于过快锤击则锤击的局部能量，会局部地被回弹作用力所抵销，故压实效果欠佳，试验中尤应留意。关于最大干密度的计算下式估算最大干密度的大小： wGs式中Gs

——土颗粒比重；

dmax

1w Gopt s ——水的密度，g／cm3；ww ——最优含水率，按当地阅历或取〔wopt

+2〕%；P 0．950．960．97。其次节 标准型击实试验方法一、根本原理击实试验的目的是在室内利用击实仪的含水率〔最优含水率〕和此时的干密度〔最大干密度，借以了解土的压实特性，作为选试验是指承受特地的击实仪和规定的击实方法给土体施加给肯定的击实功能。本试验分为轻型击实和重型击实，我国以往承受轻型击实试验较多，水库路基填土均承受轻型击实试验，轻型击实试验分三层击实，适用于粒径小于5mm的粘性土；于粒径不大于20mm的土，假设分三层击实，则最大粒径不得大于40mm。同时，在轻型击实试验中，对试样中粒径大于5mm的土质量小于或等于试样总质量的30%时，需要对最大干密度和最优含水率进展校正。二、仪器设备击实仪：主要由击实筒和击锤组成。轻型击实试验和重型击实试验的击实仪主要参5-2、图和图。单位体积击实功(kJ/单位体积击实功(kJ/3)试验锤底直径锤质量落距击实筒护筒高度方法(mm)(kg)(mm)内径(mm)筒高(mm)容积(c)(mm)轻型5130510211650重型5145715211650〔a〕轻型击实筒 〔b〕重型击实筒图击实筒1—护筒；2—击实筒；3—底板；4—垫块〔a〕击锤 〔b〕击锤图击锤2—导筒；3—硬橡皮垫；4—击锤同时，击实仪要满足下面要求：击实试验分轻型击实试验和重型击实试验，击实仪的击实筒和击锤尺寸如表5-1和图，图；击锤要配导杆，导杆与击锤之间要有足够间隔使击锤自由下落；电动掌握的击锤〔轻型°，重型45°〕〔重型击实仪中心点每圈加一击。天平称量200g0.01g2kg1g；台秤称量10kg5g；推土器〔无推土器时，可用刮刀和修土刀将试样从击实筒中取出；5mm、20mm40mm；其他：喷水设备、碾土设备、修土刀、小量筒、盛土盘、测含水率设备、保湿器等。三、操作步骤制备土样〔分为干法和湿法两种〕干法制备取代表性风干〔或在＜60℃下烘干〕土样放在橡皮板上用木碾碾散，过5mm〔重20mm40mm〕15～20kg〔50kg〕备用，测土样风干含水率。依据土的塑限预估土的最优含水率，按依次相差约25～6峰值。预加水量按下式计算：mm 0 0.01(w

w)w 10.01w 1 00式中m——制备试样所需的加水量，g；wm——风干土样的质量，g；0w——风干土样含水率，%；0w——制样要求到达的含水率，%。1按预定含水率制备试样，每个试样取，平铺于不吸水的平板〔或调土盘〕上，用2412湿法制备取自然含水率状态下的代表性土样20k〔重型为50k5mm〔20mm40mm〕筛，将筛下土样拌匀测其自然含水率。5个含水率，具体方法和干法制备土样一样。分别将自然含水率的土样风干或加水进展制备，留意保证制备好的土样水分均匀分布。分层击实将击实筒放在坚硬的地面上，在击实筒内壁涂一薄层润滑油并与底座连接好，称取肯定量的试样倒入击实筒内，分层击实，其中轻型击实试样质量2～5kg，分三层，每层254～10kg5694为305mm，重型为457mm。锤迹必需均匀分布于土面。第一层击完后，安装套环、重复上述6mm。卸下护筒，用直刮刀修平击实筒顶部的试样，撤除底板，试样底部假设超出筒外也应修平，擦净筒外壁，称量筒与试样总质量，准确至1g，并计算试样湿密度。用推土器将试样从击实筒内推出，取两个代表性试样〔如在土样中心处取样〕测其含水率，21%。按上述1〔〕工作。四、成果整理试验数据记录试验数据可记录在相应表格中，记录表格见表5-3计算试样含水率、湿密度和干密度d含水率w计算公式〔

m2w 1mm22 0湿密度计算公式〔准确至0.01g/c3：mV干密度d

计算公式为式1〔准确至0.01g/c3。式中m、mm1 2 0

——分别为含水盒加湿土质量、含水盒加干土质量和含水盒质量，g；m——击实后试样质量，大小等于击实筒加试样质量减去击实筒质量，g；V——击实筒体积，cm3。计算饱和含水率计算饱和含水率公式为式—绘制击实曲线以干密度w为横坐标，在直角坐标系中绘制击实曲线，同时绘制饱和曲d线曲线上峰值点相应的纵坐标为该土的最大干密度 相应的横坐标为最优含水率wmax opt〔图。如不能连成完整曲线时应补点，土样不宜重复使用。