土的击实试验步骤

土的击实试验步

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土的实验

2007-11-08 20:14:01阅读163评论1字号:大中小

土的击实试验步骤 土的CBR实验

土的压实性

工程建设中广泛用到填土，例如路基、土堤、土坝、飞机跑道、平整场地修建建筑物等， 都是把土作为建筑材料按-定要求和范围进行堆填而成。显然，未经压实的填土，强度低，压 缩性大且不均匀，遇水易发生塌陷等现象。因此，这些填土 •般都耍经过压实，以减少其沉降 量，降低其透水性，扌是高其强度。特别是高土石坝，往往是方虽达数百万方甚至干百万方以 上，是质量要求很高的人工填土。进行填土时，通常采用夯实、振动或辗压等方法，使土得到 压实。土的压实就是指填土在压实能量作用下，使土颗粒克服粒间阻力而重新排列，使土中的 孔隙减小、密度增加，从而使填土在短时间内得到新的结构强度。土的压实在松软地基处理方

面也得到广泛应用。

实践经验衣明，压实细粒土宜用夯击机具或压力较大的辗压机具，同时必需控制土的含水 量。对过湿的粘性土进行辗压或夯实时会出现软弹现象，填土难以压实：对很干的粘性土进行 辗压或夯实时，也不能把填土充分压实。因此，含水量太高或人低的填土都得不到好的压密效 果，必须把填土的含水量控制在适当的范围内。压实粗粒土时，则宜采用振动机具，同时充分 洒水。两种不同的做法说明细粒土和粗粒土具有不同的压密性质。

11.2.1粘性土的压实性

研究粘性土的压实性可以在试验室或现场进行。在试验室内研究土的压实性是通过击实试 验进行的。试验的仪器和方法见《土丄试验方法标准GBJ123-88））。试验时将某•种土配成若 干份具有不同倉水量的土样。将每份土样装入击实仪内，用完全同样的方法加以击实。击实 后，测出压实土的含水量和干密度。以含水量为横坐标，干密度为纵坐标，绘制含水量-干密 度曲线如图11-3所示。这种试验称为土的击实试验。

图门-3粘性土的击实曲线 1 •最优含水量与最大干密度

在•定的压实功能（在试验室压实功能是用击数农示的）下使土最容易压实，并能达到最 人密实度时的含水量称为土的最优含水量。在图11-3所示的击实曲线上，峰值干密度对应的 含水量就是最优含水量。同•种土，干密度愈大，孔隙比愈小，所以最大干密度相应于击实试 验所能达到的最小孔隙比。在某•含水量下，将土压到最密，理论上就是将土中所有的气体都 从孔隙中赶走，使土达到饱和。将不同含水量所对应的土体达到饱和状态时的干密度也点绘于 图11-3中，得到理论上所能达到的最人压

实曲线，即饱和度为=100%的压实曲线，也称饱和 曲线。该曲线可用下述公式农示：

(11-1)

按照饱和曲线，当含水虽很人时，干密度很小，因为这时土体中很人的•部分体积都是 水。笛含水量很小，贝IJ饱和曲线上的干密度很人。当时，饱和曲线的干密度应等于土粒和对密

度。显然松散的土是无法达到这一密度的。

实际上，试验的击实曲线在峰值以右逐渐接近于饱和曲线，并且大体上与它平行。在峰值 以左，则两根曲线差别较人，而且随着含水量减小，差值迅速增加。土的最优含水量的人小随 土的性质而异，试验农明约在土的塑限附近。有各种理论解释这种现象的机理。归纳起来， 可以这样理解：当含水量很小时，颗粒农面的水膜很薄，要使颗粒相互移动需要克服很大的粒 间阻力，因而需要消耗很人的能量。这种阻力可能来源于毛细压力或者结合水的剪切阻力。随 若含水量增加，水膜加厚，粒间阻力减小，颗粒就容易移动。但是，当含水量超过最优含水量 以后，水膜继续增厚所引起的润滑作用已不明显。这时，土中的剩余空气已经不多，并且处于 与人气隔绝的封闭状态。封闭气体很难全部彼赶走，因此击实曲线不可能达到饱和曲线，也即 击实土不会达到完全饱和状态。注意到，这里所讨论的是粘性土，粘性土的渗透性很小，在击 实的过程中，土中的水来不及渗出，在压实的过程中可以认为含水量保持不变，因此必然是含

水量愈高得到的压实干密度愈小。

2.压实功能的影响

压实功能是指压实单位体积土所消耗的能量。击实试验中的压实功能可用下式农示：

(11-2)

式中E—压实功能；

W—击锤的质虽，在标准击实

试验中击锤质量为2.5kg：

d-落距,击实试验中定为0.30m;

每层土的击实次数，标准试

验为27击；

门一舖土层数，试验中分3层；

V—击实筒的体积，为。

每层土的压实次数不同，即衣示压实功能有差异。同种土，用不同的功能压实，得到的 压实曲线如图11-4所示。曲线衣明，压实功能愈人，得到的最优含水虽愈小，相应的最人干密 度愈人。所以，对于同•种土，最优含水量和最大干密度并不是恒值，而是随着压密功能而变 化的。同时，从图中还可以看到，含水量超过最优含水量以后，压实功能的影响随含水量的增 加而逐渐减小。压实曲线均靠近

于饱和曲线。

图11-4不同压实功能的击实曲线 3•填土的含水量和辗压标准的控制

由于粘性填土存在最优含水量，因此在填土施工时应将土料的含水量控制在最优含水量左 右，以期用较小的能量获得最大的密度。当含水量控制在最优含水量的左侧时(即小于最优含 水虽)，压实土的结构常具有絮凝结构的特征。这样的土比较均匀，强度较高，较脆硬，不易压 密，但浸水时容易产生附加沉降。当含水量控制在最优含水量的右侧时(即大于最优含水 量)，土具有分散结构的特征。这样的土可塑性大，适应变形的能力强，但强度较低，且具有 不等向性。所以，含水量比最优含水量偏高或偏低，填土的性质各有优缺点。因此，要根据对 填土捉出的要求和当地土料的天然含水量，选定合适的含水量进行压实，•般选用的含水量耍

求在范围内。 图11-5粗粒土的击实曲线

要求填土达到的压密标准，工程上采用压实度控制。压实度的定义为：

(11-3)

我国土坝设计规范中规定，I、II级土石坝，填土的压实度应达到95%-98%以上，III至 V级土石坝，压实度应人于92%-95%o填土地基的压实标准也可参照这•规定。式中的标准

压实功能规定为相当于压实试验中每层土夯击27次。

11.2.2无粘性土的压实性

砂和砂砾等无粘性土的压实性也与含水量有关，不过不存在最优含水量问题。•般在完全 干燥或者充分洒水饱和的情况下容易压实到较大的干密度。潮湿状态，由于毛细压力增加了粒 间阻力，压实干密度显着降低。粗砂在含水量为4-5%左右，中砂在含水量为7%左右时，压实 干密度最小，如图11-5所示。所以，在压实砂砾时要充分洒水使土料饱和。

无粘性土的压实标准，•般用相对密度控制。以前要求相对密度达到以上，近年来根据 地震震害资料的分析结果，认为高烈度区相对密度还应提高。室内试验的结果也农明，对于饱 和的无粘性土，在静力或动力的作用下，相对密度人于时，土的强度明显增加，变形显着减 小，可以认为相对密度是土的力学性质的•个转折点。同时由于人功率的振动辗压机具的发 展，提高辗压密实度成为可能。所以，我国现行的《水工建筑物抗震设计规范》规定，位于浸 润线以上的无粘性土妥求相对密度达到以上，而浸润线以下的饱和土，相对密度则应达到-。

这些标准对于有抗震要求的其它类型的填土，也可参照采用。

［例题1-1］某土料场土料的分类为低液限粘土(CL),天然含水量21%, 土粒相对密度。室 内标准功能压实试验得到最人干密度1.85g/cm3»设计中取压实度％宜，并要求压实后土的饱

和度。问该土料的天然倉水量是否适于填筑廡压时土料的含■水量应控制为多人

［解］1.求压实后土的孔隙比 由式(11-3),填土的干密度

则压实后土的孔隙比 假设土粒的体积，则

孔隙的体积 土粒的质虽 2.求碾压含水量

根据题盘，按饱和度控制含水量。因此，水的体积为：

则水的质量 因此，填土的含水量

即辗压时土料的含水量应控制在18%左右。料场土的含水量超过3%以上，不人适宜直接

填筑，最好进行翻晒处理。