土的击实试验影响因素的研究

　　摘要：本文首先对击实试验的理论及基本知识做了简要介绍，并从试样制备、含水量、润滑剂、余土高度四方面对击实试验的影响进行了分析。得出在做土的击实试验时要注意影响击实成果的各种因素，确保试验结果的准确性。
　　关键词：击实试验；试样制备；含水量；余土高度；润滑剂
　　
　　在修筑道路、堤坝、运动场、机场、挡土墙及建筑物基础回填等工程中为了控制土的压实质量，需要对填料进行室内击实试验。击实试验是模拟现场施工条件确定土的最大干密度及最佳含水量的一种试验方法，通过击实试验可以了解土的击实特性，改善土的工程性质，提高土的抗剪强度，降低土的压缩性及渗透性，以使其满足工程的要求。击实试验结果准确度直接影响到工程的质量和安全，而击实试验结果准确度以及试验的成功率受诸多因素的影响，因此对击实试验影响因素的研究具有重要意义。
　　1击实试验基本理论
　　土的击实是指用重复性的冲击动荷载将土压密，由于击实功是瞬时作用于土体，土体内的气体有所排除，但含水量基本不变，土块或土粒被移动靠近，土的孔隙体积变小，密实度增大。土的压实程度一般用干密度来表示，它与土的含水量和击实功的关系密切。研究土的击实性目的在于揭示击实作用下的土的干密度、含水量和击实功三者之间的关系和基本规律，从而选定适合工程需要的填土的干密度和与之相应的含水量。
　　2击实试验
　　2.1击实试验方法选择
　　目前国内常用的击实方法有两种：
　　（1）轻型击实：适用于粒径小于5mm的细粒土，锤底直径为51mm，击锤质量为2.5kg，落距为305mm，单位体积击实功为591.6kJ/m3；分3层夯实，每层25击。
　　（2）重型击实：适用于粒径不大于40mm的土，击实筒内径为152mm，筒高116mm，击锤质量为4.5kg，落距为457mm，单位体积击实功为2682.7kJ/；分5层击实，每层56击。
　　2.2击实试验步骤
　　（1）将击实仪平稳置于刚性基础上，击实筒与底座联接好，安装好护筒，在击实筒内壁均匀涂一薄层润滑油。称取一定量试样倒入击实筒内，分层击实。轻型击实试样为2-5kg，分3层，每层25击；重型击实试样为4-10kg，分5层，每层56击，若分3层，每层94击。每层试样高度宜相等，两层交界处的土面应刨毛。击实完成时，超出击实筒顶的试样高度应小于6mm。
　　（2）卸下护筒，用直刮刀修平击实筒顶部的试样，拆除底板，试样底部若超出筒外，也应修平，擦净筒外壁，称筒与试样的总质量，准确至1g，并计算试样的湿密度。
　　（3）用推土器将试样从击实筒中推出，取2个代表性试样测定含水率，2个含水率的差值应不大于1%。
　　（4）对不同含水率的试样依次击实。
　　3击实试验的影响因素分析
　　3.1试样制备的影响
　　击实试验所用的土样，其含水量必须分布均匀，以免影响试验结果。因此加水制备土样时，要求用密封装置存放。土样存放的过程就是土粒间水分转移的过程，因此需要有一定的存放时间，一般土样所需含水量配好后，放置24h即可做击实试验。土样的制备方法不同，所得的击实试验结果也不同。对粉土、粉质粘土、粘土分别用天然土样、风干土样、烘干土样加水击实，试验结果见表1。
　　表1不同种类土击实试验结果
　　土名称 试验方法 天然土 风干土 烘干土
　　  Wop/% ρdmax/
　　(g.cm-3) Wop/% ρdmax/
　　(g.cm-3) Wop/% ρdmax/
　　(g.cm-3)
　　粉土 轻型击实 15.5 1.74 15.3 1.74 14.9 1.75
　　粉质粘土 轻型击实 18.6 1.70 18.3 1.71 17.6 1.72
　　粘土 轻型击实 23.8 1.56 22.6 1.58 21.8 1.60
　　注：风干土在室内自然条件下，铺平晾7-8天；烘干土在100οC-105οC下烘10-12h
　　从表1可以看出，最大干密度以烘干土最大，风干土次之，天然土最小；最优含水量以天然土最大，风干土次之，烘干土最小。这种现象以粘土最明显，粉质土类不明显，粘粒含量越大，烘干对最大干密度的影响也越大，显然是烘干影响了粘土的胶结性，所以粘土一般用天然土或风干土制样，不宜用烘干法制样。不同土按同一状态制样，最大干密度以粉土最大，粉质粘土次之，粘土最小；最优含水量以粘土最大，粉质粘土次之，粉土最小。这是因为颗粒直径越小，比表面积就越大，所获得的结合水膜就越厚，含水量就越大。在击实过程中，颗粒间的结合水膜承担的击实功就越多，土粒间的有效应力就越小，土越不易压实，干密度就减小
　　3.2含水量的影响
　　由图1击实曲线知：在低含水率时，干密度随含水率增加而增加，当干密度达到某一最大值后，含水率增加干密度反而减小。这一干密度的最大值称为最大干密度，相应的含水率称为最优含水率。击实曲线的这种现象说明粘性土在含水量低时，土粒表面的结合水膜薄，击实过程中，土颗粒间的作用力以引力为优势，在一定的外力击实功能下，颗粒相对错动困难，并趋向于形成任意排列，干密度就低。随着含水量的增加，结合水膜增厚，击实过程中，颗粒间排斥力增大，颗粒错动容易，因此颗粒定向排列增多，干密度也就相应增大。当含水量超过某一值后，虽仍能使土颗粒间引力减小，但颗粒间结合水膜承担了一部分击实功，粒间所受的有效应力减小，土体不易压实，继续增加含水量，只能使密度降低。
　　
　　图1击实曲线
　　3.3润滑剂的影响
　　击实试验中，由于筒壁和土样之间会产生摩擦力，在击实筒及护筒内壁均匀地抹上一薄层润滑剂，从而减少土体与筒壁的摩擦力，即减少克服摩擦力所做的功。土样含水量越小时，摩擦力会越大，含水量大时，摩擦力小。这主要是由于当含水量较大时，自由水的存在，减少摩擦角使阻力减小。为了减少这种影响，建议在击实前，击实筒及护筒内壁均匀地抹上一薄层凡士林，以减少土体与筒壁的摩擦力，同时脱模也更为方便。
　　3.4余土高度的影响
　　试样击实后，击实筒内的土与击实筒高度往往并不完全吻合，一般来说总会有部分土超过或未达到筒顶高度，这部分土的高度成为余土高度。试验中由于余土高度不一，各点所受的击实功不同，使得击实曲线上各点不是在等功能下得到的干密度，从而增加其离散性，影响试验结果。因此必须严格控制好余土高度。
　　4结论
　　4.1试样制备方法的不同对试验结果有着不同的影响，在制备试样的土样时
　　一般采用天然土，宜用风干土，不宜用烘干土。
　　4.2试样含水量对试验结果影响较大，在制备试样时要严格控制含水量，保
　　证击实曲线的准确性。
　　4.3筒壁摩擦力及余土高度对击实试验结果的影响是不可忽略的。在击实试
　　验中，应在击实筒及护简内壁抹凡士林，严格控制余土高度并进行修正。
　　
　　参考文献
　　[1]土工试验规程[S].SL237-1999．
　　[2]土工试验方法标准[S].GB/T50123-1999．

《土的击实试验影响因素的研究》

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