土工击实试验检测解析

土工击实试验检测解析

作者：李代有（第一作者）,程金玲

广州中咨交通研究院有限公司

摘要：以击实试验检测方法为研究背景，对该检测方法在公路水运工程检测中对实际工程原材特性应用要点进行分析。首先要了解击实试验的原理，然后通过对实际工程样品进行击实试验操作研究。通过击实试验，可以预先得到工程土样材料的工程特性，能够及时对现场实体工程施工作出科学合理的指导，从而有效的避免因压实度不够而造成的病害问题。

关键词：公路工程；击实试验；路基；压实度；应用分析；最大干密度，最佳含水率。

0引言

一条高质量的路面应该具有良好的平整度，抗裂性，足够的刚度与稳定性，而这些都要建筑于刚性、强度和稳定性良好的路基基础之上。压实度又是路基检测项目中的关键项目。自改革开放以来，1984年我国第一条国家高速公路沈大高速开工建设到2021年我国已经完成了约12万公里高速公路实现了通车。而路基作为道路结构的主要组成部分，其承载着整体道路的最终全部的荷载，所以该部分的质量是维持道路的耐久性、稳定性和强度的关键因素。路基属于下层基础性工程结构，要充分做好该部分的质量控制，这不仅需要在设计、施工过程中进行严格的质量控制，还需要提前了解所需原土样的工程特性，充分发挥原材的工程作用。若要将土体压实到最理想状态就必须获得最大干密度和与之对应的最佳含水率，而击实试验就能够很好地获得原土样的最大干密度和最佳含水率，并且为路基施工碾压挤密后计算压实度提供依据，更有力的保障路基的压实质量。

1击实试验的检测原理与应用范围

1.1原理

研究土的压实性主要的方法分别为室内土样击实试验和现场填筑试验两种。现场填筑试验是在施工前,在施工现场选择一段合适具有代表性的试验路段，按设计文件要求和规定的施工方法进行填筑，同时进行有关试验检测工作来确定填筑条件参数对填筑效果的影响。土样的击实试验主要是通过采用人工或机械对扰动后的土样施加夯压能量(如打夯、碾压、振动碾压等方式)，使土颗粒在夯压能量的作用下重新排列挤压密实,而其中粗粒土因颗粒的紧密排列，增强了颗粒表面摩擦力和颗粒之间嵌挤形成的咬合力，细粒士则因为颗粒间的靠紧而增强了颗粒间的分子引力，从而使土在短时间内得到新的结构强度。为了得到最佳的结构强度对应的最大干密度和相对应的最佳含水率，一般采用在相同的击实功下分别对不同的含水率的原土样进行锤击，并在锤击完成后测定相应的干密度和含水率，通过试验数据形成干密度-含水率的关系曲线图，而抛物线的峰值对应的纵坐标为最大干密度，横坐标为最佳含水率。

1.2适用范围

击实试验可为重型击实试验和轻型击实试验。土样的击实试验方法主要适用于细粒土。不大于20mm的土颗粒可采用内径为100mm的击实筒;不大于40mm的土颗粒可采用内径为150mm的击实筒。当土样含有最大土颗粒粒径大于或等于40mm,并且大于或等于40mm土颗粒粒径的质量含量大于5%时,应采用内径为150mm的击实筒进行土样击实试验检测,或按照规定步骤对最大干密度进行校正。内径为150mm击实筒要求其最小尺大于土样最大土颗粒粒径5倍以上,并且分层击实厚度应大于土样中最大土颗粒粒径的3倍以上。单位体积击实功范围为2677.2 ~ 2687.0kJ/m3。

当土颗粒粒径大于0.005mm土颗粒的含量大于土总质量的70%时或细粒土中的粗粒土占总土含量大于百分之四十时,尚应做粗粒土最大干密度试验,取二者试验结果中的最大值。

2工程概况

本项目位于某市，建设道路是主干道路，现状路面为砂石路面，路基宽度为16.0 m，随着当地经济发展，车辆增多，已不能满足当地村民出行的需要，造成往来车辆和行人通行不便。为改善通车条件，方便广大群众的出行和改善村民居住环境，促进当地的经济发展。政府决定对该村庄道路进行升级改造建设。本项目路面类型采用水泥混凝土路面，基层,采用5%的水泥稳定碎石，路基压实度分别为填方路段压实度不小于95%，零填及路堑路床压实度不小于96%。

3击实试验

3.1仪器设备

标准自动击实仪、烘箱、干燥器、电子天平、圆孔筛、液压脱模机等其他工具。

3.2试验准备

试验准备：对土样进行筛分试验，确定土样鉴别分类，本次所用土样为细粒土（代号F），采用干土法，共制备5个样品，击实方法选用重型类别为Ⅱ-1的方法对原土进行击实。

3.3试验过程

测试操作环节应该注意下述几个问题:

(1)闷料前应充分烘干土样再按照预定加水量进行加水闷料，闷料时间为一夜。

(2)土样不得重复使用。

(3)试验前，应在击实筒壁涂上一层薄薄的凡士林并在筒底部垫上一层蜡纸或者塑料薄膜，避免击实筒干燥消耗原土中的含水量。

(4)每层击实往击实筒里加入土样的料的重量要基本一致，每层击实完成后要拉毛避免土样分层。

(5)小试筒击实后,试样不应高出筒顶面5mm；大试筒击实后,试样不应高出筒顶面6mm。

(6)须从脱模的试样的中心挖取规定质量的试样按照规范流程测定其含水率。

3.4数据分析

其主要试验数据结果如图表3-1所示，击实曲线图如图表3-2所示。

表3-1  土样击实试验结果汇总表

表3-2击实曲线图

3.5检测结果

从本次检测数据分析可以发现，所检土样的最大干密度为1.73g/cm³，最佳含水量为22.3%。

4结论

根据以往多次击实试验的经验，可得知在一定击实功的作用下，仅在土样含水率达到一定值时，土样才会被击实到最大干密度。当土样偏离了最含水率，其所得到的干密度都将小于最大干密度，当土样偏干燥时要比土样偏湿是对干密度的影响更明显，以最佳含水率为界左段曲线要比右段曲线要偏陡。

参考文献：

[1]中华人民共和国行业标准.公路土工试验规程（JTG 3430—2020）.北京:人民交通出版社,2020.