新疆北疆地区影响戈壁土的击实试验结果准确性的关键因子分析

李小兰

摘要：为了改善填土的工程性质，提高土的强度，控制土的压实质量；对填土进行室内击实试验；室内土工试验中送检土样的代表性、含水量、每层加土量、余土高度等是影响试验结果的关键因子；通过对这些因素的分析，更好地提高土的击实指标值的准确性，为新疆北疆地区工程施工提供科学依据。

关键词：击实试验；干密度；含水量；加土量；余土高度；准确性

新疆北疆地区大部分为戈壁，在工程建设中，为了就地取材节省材料，戈壁土（天然砂砾）作为普遍使用的填筑材料，如修筑道路、管道回填、运动场、建筑物地基及基础回填等，经过搬运未经压实时，原状结构已被破坏，空隙、空洞较多，压缩量大，强度低，而且戈壁料大部分为粗粒土，颗粒级配不均匀，粗颗粒含量比较多，经常遇到填土压实、软弱地基的强夯和换土碾压等问题。为改善填料的工程性质，提高填料的强度，必须将其压实到一定标准，以满足工程的质量标准。土工击实试验就是模拟施工现场的压实条件，采用锤击方法使土颗粒重新排列紧密后密度增大、强度提高、将来沉降变小的方法。试验结果的准确性直接影响着工程的质量和安全，而土工试验中存在的诸多因素也直接影响着试验结果的准确度。通过多年的实践，对大量试验数据的分析，主要有以下几个方面的因素影响着新疆北疆地区戈壁土（天然砂砾）试验结果的准确性。

1 材料与方法

1.1 供试材料

新疆北疆地区戈壁土（天然砂砾）

1.2 方法

按现行《公路土工试验规程》（JTG E40-2007）及《土工试验方法标准》（GB/T 50123-1999）

2 结果与分析

2.1 土样的代表性分析

在实际的土样送检时，为了取样的方便，现场取样时不是随机在多个地方取具用代表性的试样，或是把大颗粒（砾石）部分剔除，然后装袋送检；或是在试验室进行试验时，没有严格按照四分法取土樣制备试样，使粗颗粒含量不均匀，出现彼多此少的情况，使得最终的干密度出现异常，绘制出的曲线不能准确反应土样的实际最大干密度及最优含水率。干密度试验结果表明：试样中掺入大颗粒（30-40mm砾石）的量均匀时，试样的干密度基本是一致的，但大颗粒（30-40mm砾石）掺入量不均匀时，试样的干密度是呈现一定离散性的，而且掺入量差异越大，干密度值相差越大（表1）。而击实曲线是由不同含水率和对应的干密度绘制成的，如果干密度值不正确的话，绘制的击实曲线的准确性也会受到影响，从而最终会影响到最大干密度和最优含水率的准确性。

2.2 土样含水量分析

按四分法制备的击实试验所用土样，含水率按2%—3%递增（递减），拌合均匀后装入塑料袋或是密封于盛土器内静置备用，但是在实际的试验过程中，未必有密封性很好的密封容器，水分损失是不可避免的，尤其在室温较高的情况下，就更不容易达到理想的试验效果，因此按理论公式计算出来的加水量制备试样的试验结果准确度就会降低。通过大量的试验，得出了以下的经验规律：在室温在24℃～28℃时，实际加水量要比理论加水量多0.5%—0.8%，闷料24h后，含水率与预估含水率非常接近，土在24h后的含水率降低小于1%；当室温在28℃～35℃时，实际加水量比理论加水量多1.0%～1.2%，闷料24h后，含水率与预估含水率非常接近，土在24h后的含水率降低在1%左右。

2.3 击实时每层加土量分析

击实试验结果表明：1#和2#试验时每层试样的加入高度基本一致（约为筒高的三分之一）时，其干密度约为2.32×103 kg/m3，3#、4#、5#试验时加入土样的每层高度都不一致，其干密度比1#和2#试样的要低10 kg/m3～30 kg/m3。

故装料时，如果装入试筒的试样的每层高度基本一致时，土体受到的击实功是基本相等的，也是最大的，得出的干密度值也是最大的，当有一层的土体高度小于（大于）筒高的三分之一时，由于土体体积相对减小（增大），则其所受击实功相对减小，使得出的干密度偏小。

2.4 余土高度分析

试样击实后，击实筒内的土与筒身并不能完全一致，总有部分土超出或未达到筒顶高度，这部分土称为余土高度。而标准的击实曲线是指余土高度为零时的单位体积击实功能下土的干密度与含水率的关系曲线。但是在实际的试验操作中总会存在或多或少超出或未达到筒顶高度，如果余土高度过大，则击实曲线上的干密度就不是在一定击实功下的干密度，所得试验结果的误差就会增大。试验：余土高度超过5mm时干密度的变化较大，这是因为随着余土高度的增加，试样的单位体积相对增大，则试样所受的单位体积击实功相应减小（图1）。因此，在实际的试验过程中，击完后余土高度应控制在不超过试筒顶面5mm之内。

3 讨论

通过试验室击实试验的分析，新疆北疆地区戈壁土（天然砂砾）具有自身的特殊性，送检土样必须具有代表性，其次制备试样时需严格控制土样含水率、击实试验时每层加土量尽量基本一致，同时余土高度也应控制在5mm以内等，最终采用Excel辅助绘制干密度与含水率的关系曲线，确定比较准确的最大干密度即最优含水率。这样室内做出的击实指标值才能更好地为现场施工提供指导，达到指导和控制现场工程施工质量和安全的目的。

参考文献：

[1] 交通部公路科学研究所JTG E40-2007公路土工试验规程.北京：人民交通出版社，2007

[2] 中华人民共和国水利部 GB/T50123-1999土工试验方法标准. 北京：中国计划出版社，1999

[3] 交通部基本建设质量监督总站 路基路面试验检测技术.北京：人民交通出版社，2011