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击实试验张福海主讲土的压实原理土体能够通过振动、夯实和碾压等方法调整土粒排列，进而增加密实度的性质称为土的压实性。1．土的压实与含水量的关系•土的含水量是影响填土压实性的主要因素之一。在低含水量时，土粒在受到夯击等冲击作用下容易分散而难于获得较高的密实度。在高含水量时，夯击或碾压时容易出现类似弹性变形的“橡皮土”现象，失去夯击效果。2．最优含水量和最大干密度•土的干密度ρd是反映土的密实度的重要指标•曲线表明，在某一固定的击实功能条件下，存在一个含水量可使填土的干密度达到最大值，产生最好的击实效果。•最优含水量（或最佳含水量），用ωop表示。•最大干密度，用ρdmax表示。击实试验分类•按击实功能分类•轻型击实、重型击实。•按试样的含水量得到的方式(模拟现场填料的含水率变化途径)分类•干法击实、湿法击实。轻型击实和重型击实适用范围•轻型击实适用于粒径小于5mm的粘性土•重型击实重型击实试验适用于粒径不大于20mm的土•区别：击实功能的大小；•击实筒和击锤尺寸。湿法击实和干法击实的适用范围•干法击实：适用于现场土料含水率较低，碾压时需加水至最优含水率附近的情况。•湿法击实：适用于现场土料含水率较高，碾压时需将土料翻晒，使含水率至最优含水率附近的情况。干法、湿法击实试验区别•干法击实首先将试验土样一次性风干到含水量10%以下，再分成5-7个试样，分别加不同的水制备成不同含水量的试样，逐个击实，并绘制击实曲线，通过曲线求出最大干密度和最佳含水量。•湿法击实则将天然含水量状况下的土分成5-7份，使其分别风干的不同的含水量，再逐个击实，绘制击实曲线，通过曲线求出最大干密度和最佳含水量。•两种试验方法使用的试验仪器相同、击实功也相同。仪器设备•击实仪击实仪主要部件规格其它设备•天平：称量200g，最小分度值，0.01g。•台秤：称量10kg，最小分度值5g。•标准筛：孔径为40mm、20mm和5mm。•试样推出器干法击实试样制备•取代表性土样20kg（重型为50kg），风干碾碎，过5mm（重型过20或40mm）筛，将筛下土样拌匀，并测定土样的风干含水率。•根据土的塑限预估最优含水率，制备5~7个不同含水率的一组试样，相邻2个含水率的差值宜为2％。•根据试验所需的土量与含水量，制备试样所需的加水量由下式计算：例如：试验所需的土料质量为10kg，土料的含水量为14％，试样的设计含水量为19.5％计算需要的加水量。010001.001.01kgmw48.00.145.1901.014.0110制样湿法击实试样制备•将天然含水率的土样碾碎后，过5mm筛，在筛下土取20kg左右,拌匀并测定天然含水率。分成5~7个试样，预估最优含水率，将试样风干至不同含水率，最优含水率上下至少各有2个试样。•风干后，静置一昼夜使含水率分布均匀。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。•2称取4kg试样，倒1/3入击实筒内，均匀击打25击，刨毛土面，再倒入1/3，均匀击打25击，刨毛土面，倒入剩余的1/3，击实完成时，超出击实筒顶的试样高度应小于6mm。•3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。•4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%。对不同含水率的试样依次击实。计算含水干密度绘图注意点•1当关系曲线不能绘出峰值点时，应进行补点，土样不宜重复使用。•2当试样中粒径大于5mm的土质量小于或等于试样总质量的30%时，采用轻型击实试验时，应对最大干密度和最优含水率进行校正。校正公式•3重型击实试样分5层，每层56击，若分3层，每层94击。击打时每圈要在中心点加一击经验值干法击实和湿法击实成果比较•工程实例分析：•宁淮公路淮安段所经地区地下水位较高，取土坑中的土料初始含水量较高，为了有利于天然含水量偏高的膨胀土破碎和加快降低含水量，根据江苏省高速公路建设积累的经验，对高含水量的膨胀土采用二次掺灰的施工工艺。膨胀土定义•所谓膨胀土指的是一种具有吸水膨胀，失水收缩的粘性土，其主要矿物成分是蒙脱石—伊利石，或伊利石—蒙脱石。•应指出的是吸水膨胀和失水收缩是粘性土的共性！•只有当粘性土的胀缩性增大到一定程度，足以危害建筑物的稳定与安全时，才可将其作为一种特殊土从中独立出来，称‘膨胀土’。这是膨胀土的定性含义。•“大地的呼吸！！！！！”膨胀土的判别•自由膨胀率Fs≥40%为膨胀土的判别指标。以液限WL≥40%，•液性指数IL≤0.25为判别参考指标。膨胀土处理方法•换土法；•湿度控制法；•桩基础法；•化学固化法–石灰类固化剂–水泥类固化剂•宁淮高速公路淮安段采用石灰改良法石灰改良土施工工艺•路拌法、场拌法和二次掺灰工艺等。•宁淮高速公路淮安段采用二次掺灰的施工工艺•原因是土料含水率过高，石灰拌合均匀程度无法保障二次掺灰的施工工艺•该工艺施工过程大致如下：在取土场挖土过程中，第一次在土中掺加2%的生石灰，使土的含水量快速降低并减小土的粘性，使土体易于破碎；第一次掺灰后每天把土料翻拌一次，在取土坑中堆放3天，称作“焖灰”；3天后，把含灰量2%的土料运到路基上，摊平、翻拌、破碎，进一步降低土的含水量和土块大小；当土的含水量降低到ωop+5%左右时，进行第二次掺灰。问题的提出•1.在宁淮高速公路先导段施工中，发现室内击实试验得到的击实曲线形态不理想，最大干密度很难确定。•2.现场测试碾压施工完成后的路堤的干密度与室内击实试验得到的最大干密度相差较大，很难达到设计要求的压实度，合格的点数甚至达不到总检测点数的50％。击实试验方法调查•1.将素土样的含水率先风干到10％以下，加2％的消石灰，同时再加水至预定含水率，焖3天，然后再加3％的消解灰，再焖3天后做击实试验；•2.将素土样的含水率先风干到10％以下，加水至设定含水率后，加2％的生石灰，焖3天，然后再加3％的消解灰，再焖3天后做击实试验；•3.测定土样的含水率后进行第一次掺灰，在土样内掺加2％的生石灰“砂化”，焖3天。再进行第二次掺灰，将塑料桶内的土料倒出，拌匀，然后掺3％的消石灰，过5mm筛后放置一昼夜。第4天将土样风干到10%以下并测量含水率，然后加水至设定的不同含水率，将加水后的土样装入塑料袋并密封，放置一昼夜后进行击实试验。图1干法击实试验曲线1.621.641.661.681.701.721.74911131517192123含水量(%)干密度(g/cm3)6#取土坑7#取土坑为什么图1干法击实试验曲线1.621.641.661.681.701.721.74911131517192123含水量(%)干密度(g/cm3)6#取土坑7#取土坑图2湿法击实试验曲线1.571.591.611.631.651.67810121416182022含水量(%)干密度(g/cm3)6#取土坑7#取土坑干法、湿法击实试验成果取土坑编号6#取土坑7#取土坑干法击实成果湿法击实成果干法击实成果湿法击实成果最大干密度ρdmax(g/cm3)1.6921.6141.7171.648最大干密度差值(g/cm3)0.0780.069差值占湿法击实ρdmax的百分比4.83%4.19%试验段序号含水量范围(%)干密度范围(g/cm3)按干法击实结果判断的压实度(%)按湿法击实结果判断的压实度(%)第一试验段(K173+600-K173+740)17.5-21.5平均：19.81.269-1.616平均：1.50975.0-95.5，平均：89.2合格点百分数：55%78.6-100，平均：93.5合格点百分数：85%第二试验段(K170+680-K170+840)18.9-22.8平均：21.21.396-1.552平均：1.46682.5-91.7，平均：86.7合格点百分数：10%86.5-96.2，平均：90.8合格点百分数：70%第三试验段(K174+020-K174+150)18.7-21.8平均：19.71.475-1.568平均：1.51086.1-91.3，平均：88.0合格点百分数：10%89.5-95.2，平均：91.6合格点百分数：100%现场碾压试验•填料的最大干密度除可以通过室内击实试验得到外，还可以通过现场碾压试验得到•对于重要的工程除在土方施工前要进行室内击实试验外，在正式施工前还应先进行现场碾压试验验证室内试验获得的最大干密度是否合理。翻晒二次掺灰粉碎碾压二次掺灰施工工序流程统计参数压实度(%)振动碾压第4遍三轮静压第2遍三轮静压第4遍三轮静压第6遍三轮静压第8遍干法湿法干法湿法干法湿法干法湿法干法湿法最大值89.893.392.896.394.297.894.097.592.696.1最小值83.286.487.690.990.994.388.691.989.293.1平均值85.688.989.893.292.796.391.094.690.994.5合格率0.025.037.5100.0100.0100.075.0100.062.5100.0采用碾压工艺二的现场碾压试验成果表1.31.41.51.602468101214碾压遍数（遍）平均干密度（g/cm3)1.31.41.51.61.702468101214碾压遍数（遍）平均干密度(g/cm3)吸力(kPa)图3.17不同土质的水分特征曲线[44]完