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[土工击实试验规范]土工击实试验理论和经验的结合运用

来源:知识百科 时间:2019-04-26 点击: 推荐访问:土工击实试验目的

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【摘 要】公路工程的土工室内标准击实试验结果的准确性至关重要,是公路路基强度检测的常用一种方法,通过对实际工程从检测方法、样品制备、土样重复利用、余土高度、含
  水率及击实功影响以及密度测定等方面论述土的击实试验。
  中图分类号:C35文献标识码: A
  影响路基工程的成本与质量的主要因素是室内土的标准击实试验所得到的土的最大干密度的真实性和准确性,如果施工前标准试验得到的最大干密度的值小于真实值势必会降低路基工程的质量, 如果标准试验得到的最大干密度的数值高于真实值则会明显较大地增加工程成本,造成极大的浪费。对于如何得到准确的最大干密度值,进行深入的试验研究,很有必要分析影响土体压实的主要因素。应保证现行试验检测的标准方法及时更新,与国家标准或行业标准同步,不然,极易造成所测数据与实际施工发生严重脱节的现象。
  1.常见问题分析
  1.1检测方法
  标准击实试验的制样方法有干土法和湿土法,干土法是将代表性试样风干或在低温下烘干,之后碾散过筛;湿土法则是对高含水率土,可省略过筛步骤,用手拣出粗石子。高含水率土采用干土法求得的最大干密度较湿土法求得的最大干密度大,而最佳含水率则较小。原因在于含水率高时要将大部分土团原结构破坏重新排列几乎不可能,而实际施工中的粉碎程度也很难达到风干或低温烘干过筛的程度,因此将导致最大干密度大,最佳含水率小;而对于非高含水率的土体而言,因其相对易粉碎,因此两种检测方法结果差别并不明显。因此对于高含水量的土则适于湿土法,若采用干土法则无形中会提高对土基压实标准的要求,而在实际施工中则往往很难达到,最终必然导致检测不合格的假象,并会增加施工成本。
  1.2土样制备方法
  由于在制备过程中试样事先烘干导致其散失基本的含水率而导致土体颗粒间封闭气泡随水分散失而消失,虽在击实试样制作时添加水份,但在短时间形成的封闭气泡毕竟有限,而土体颗粒为承担击实功的主体,并导致土体发生永久性体积变化,最终得到较高的干密度; 同时,烘干过程中的粉碎过筛处理将得到足够的细颗粒来填充粗颗粒间的孔隙而获得较高密实度。而湿土法虽试样含有一定的水分,且在试验前经过适当的暴晒或风干处理,但其最终试样内保留了一定的含水率,因此土体内封闭气泡绝大部分得以保存,导致试验过程中很大一部分击实功由孔隙气泡承担并转化为孔隙压力,而击实时气泡体积减小也是短暂的,且在土体击实后的回弹量较大导致永久性变形较小,同时湿法制料过程中不易进行粉碎过筛处理,导致土体颗粒相对较大而不能填充大颗粒间孔隙,因此,应尽量采用风干土样或天然土样。
  1.3土样重复使用
  击实试验将土样内的部分颗粒破坏,改变土体的级配及结构,导致粒径变细、比表面积增大; 而击实后土样难分散更不利于被水浸透,击实功越大其干密度差别也越大,其恢复到原来的状态更为困难,因此将影响试验精度,所以土样不宜重复使用,而应采用新土进行试验。但如不重复使用土样将导致土样的运输和试验工作量增加,因此规定除易击碎的土样外土样可重复使用。
  1.4击实筒内余土高度
  余土高度指击实试验完成后超过击实筒上沿的部分土柱高度,而标准击实曲线是指在余土高度为零时单位体积击实功下干密度和含水率的等功能曲线,但由于人为操作因素必将留有不同程度的余土,余土存在势必影响试验结果,随着余土高度增加,试样的单位体积相对增大,所受的单位体积击实功相应减小,此时曲线上各点对应的不是所试验的击实功下的干密度而导致结果增大,并会导致试验数据分散,大量试验结果表明,余土高度不超过6 mm 时最终检测值才能控制在允许误差内。
  1.5含水率对整个压实过程的影响
  由击实曲线可知,严格控制最佳含水率是关键,因此土体含水率是影响土体压实效果的最为重要的因素,含水率过大或过小都不能使土体达到最为紧密状态,当土体内含水率较小则土粒表面的结合水膜较薄,而强结合水更少,土体颗粒间主要通过引力结合,因此其相对错动较为困难,并趋向于任意排列,因此其不易密实最终导致干密度值偏低,而当含水率超过某限值则土体颗粒间引力仍减小,但颗粒间结合水膜承担了部分击实功,颗粒间的有效应力则减小,导致土体不易压实,随含水率继续增加只能导致密度降低。当增加至最佳含水率时,其结合水膜增厚,土体颗粒间排斥力增大,颗粒间存在的弱结合水膜使土具有塑性,水膜将起到一定的润滑作用,易导致颗粒错动,颗粒将定向排列增多,其干密度也随之增大,
  1.6击实功对最佳含水率和最大干密度的影响
  击实功越大则土体的孔隙比越小、干密度越大,最佳含水率越小,但这种增大击实功是有一定限度的,超过这一限度后即使击实功增加,其最大干密度再增加效果也不明显,由于最大干密度是将土体内所有气体全部排放,此时土体处于饱和状态,孔隙比最小。土体颗粒处于疏松状态,此时土内孔隙多与外界大气联通,因此气体易被挤出,土体易于击实,密度增大范围也较大,当含水率增大或接近最佳含水率时,土内孔隙中的气体几乎处于同大气隔绝的封闭状态,这种情况下即使击实也难以将气体排出,因此即使击实也不能使其达到完全饱和状态。
  1.7最大干密度和最佳含水率的求取
  在击实功的作用下,在一定范围内增加含水率,导致土体的干密度增大,但当含水率增大到一定程度则土体的干密度将变小,因此在一定击实功的作用下含水率与干密度的关系曲线的峰值点为土样的最大干密度,相应含水率即为最佳含水率,因此试验中准确的测定该点为试验关键所在。
  五、结语 
  土工试验中室内击实试验是非常重要的试验,其必须提供准确可靠的数据来指导现场施工,因其所测得的最大干密度的准确性和真实性直接关系到工程的质量和成本,最大干密度小则会影响施工质量,该值大则会增加施工成本,因此在试验时应严格按照标准操作,才能保证检测质量,最终确保工程施工质量。
  参考文献:
  [1]中华人民共和国国家标准,GB/T 50123-1999,土工试验方法标准[s]. 
  [2]中华人民共和国行业标准,JTG E40-2007,公路土工试验规程[s].

本文来源:http://www.acandnoa.com/zs/58105/

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