三點擊實試驗法在水庫工程中的運用

趙多明

（新疆額爾齊斯河流域開發(fā)工程建設(shè)管理局 新疆 烏魯木齊 830000）

1 前言

三點擊實試驗法又稱快速壓實控制法，此法在國外土壩、機場等土方填筑工程中運用廣泛。該方法進行現(xiàn)場檢驗時，不需測定土方含水量，僅在測定現(xiàn)場濕容重后，用現(xiàn)場容重試驗的土樣做三種不同含水量的擊實試驗，測定三個擊實濕容重，就可以確定填土的壓實度、最優(yōu)含水量與現(xiàn)場填土含水量的差值。采用此法不僅操作簡便，更重要的是能節(jié)約試驗時間，不影響施工進度。

2 原理

2.1 壓實度

由壓實度定義可以得出：

其中：ρdf為填土干密度；ρdfmax 為室內(nèi)標準擊實試驗最大干密度；ρf為現(xiàn)場濕密度；ωf為填土含水量。

三點擊實試驗法通過現(xiàn)場取樣擊實，實測出現(xiàn)場濕密度，再引入?yún)?shù)Z(加水量與加水前濕土重的比值)用圖解法或數(shù)解法求得變換后的標準擊實最大濕密度ρdfmax(1+ωf)。則壓實度 D=ρf/ρdfmax(1+ωf)可直接得出，并不需要現(xiàn)場測定填土含水量和標準擊實最大干密度。

2.2 填土含水量與最優(yōu)含水量的差值

填土含水量與最優(yōu)含水量的差值：

其中：ωop為最優(yōu)含水量；ωf為填土含水量；Δ為含水量偏差修正值；Zm為含水量偏差。

Δ和Zm均可在三點擊實控制圖中查得或直接用數(shù)解法求得，由此可得出最優(yōu)含水量與填土含水量的差值這一質(zhì)量控制指標。

3 工程實例

3.1 工程概況

“500”水庫是新疆引額濟烏一期一步工程尾部調(diào)節(jié)水庫，位于阜康市西北天山北緣遠端沖洪積扇細土平原區(qū)，是經(jīng)三面筑壩而成的典型平原水庫。設(shè)計壩型為均質(zhì)土壩，水庫水域面積 20.2km2，庫容 1.72×108m3，屬大⑵型水庫?！?00”水庫筑壩土料為天山北緣山前沖洪積扇下部平原區(qū)的低塑限粉質(zhì)壤土。料場土性基本上均勻，室內(nèi)標準擊實最大干密度1.76 g/cm3～1.81g/cm3，設(shè)計采用壓實度指標 0.98，相應(yīng)干密度為 1.72 g/cm3～1.77g/cm3。施工采用的壓實功能較大的16t凸塊振動碾，對含水量敏感的粉質(zhì)壤土盲目增加壓功能，不僅不能提高干密度，反而很容易出現(xiàn)過壓現(xiàn)象，造成剪切破壞，這樣給填筑質(zhì)量控制帶來困難。經(jīng)反復(fù)比較，采用三點擊實試驗進行壓實度控制是比較合理的方法。

3.2 試驗方法

為檢測填土的壓實度，在填筑現(xiàn)場，用環(huán)刀檢測濕密度的同時取環(huán)刀周圍的填土9kg，分作三份，每份 3kg。

第一份土樣保持原含水量作標準擊實，此時Z=0，其變換濕密度等于擊實密度，將其值[ρd（1+ωf），Z]作在控制圖上點①。

當填土含水量接近最優(yōu)含水量時，第二份土樣用噴霧器均勻在往土樣中加水60g（Z=+2%）攪拌均勻后作標準擊實，將擊實濕密度除以（1+Z），即1.02，得變換濕密度，將其值作在控制圖上②。第三份土樣用吹風機或晾曬連攪拌，使其均勻干燥，減水50g（Z=－2%）后，拌勻試樣，作標準擊實。將擊實濕密度除以（1+Z），即0.98，得變換濕密度，將其值作在控制圖上③。三個點的作圖參見圖1。

若填土含水量比最優(yōu)含水量大2%左右，第二份減水60g，第三份減水120g?？傊_定加水或減水，應(yīng)在盡可能準確判斷填土含水量的基礎(chǔ)上，使三個點都在最大縱坐標附近。否則應(yīng)該補點，選最優(yōu)的3個點求拋物線頂點。

3.3 試驗步驟

在二區(qū)取土樣一組做三點擊實，成果如表1。

現(xiàn)場碾壓取樣濕密度 ρf=2.07g/cm3。直接采用圖解法讀數(shù)，通過簡單計算得壓實度D，具體試驗步驟如下所述：

（1）測定填土密度ρf其值標在橫坐標為0的相應(yīng)縱坐標2.07點上，見圖2。

（2）?。?mm保持原有填土含水率的土樣。用標準擊實功607.5kJ/m3(分三層填土擊實，每層擊25下)得 ρ1=2.11，并將該值標在三點擊實控制圖橫坐標為0的相應(yīng)縱坐標點（1）上。

表1 三點擊實試驗記錄表

（5）將點（1）、（2）、（3）連成光滑的曲線，確定其最大縱坐標點（0）。即為變換成最大濕密度。

（6）求壓實度

（7）運用控制圖解法一樣，拋物線頂點ρdmax（1+ωf）=2.12，壓實度D＝2.07/2.12=0.98，對應(yīng)的橫坐標為Zm，同時用內(nèi)插值得到△，ωop－ω①=△+Zm=－0.4%－0.5%=－0.9%。誤差相對小，在工程中滿足施工要求的。

4 結(jié)語

三點擊實試驗法是填土按壓實度和含水量差值設(shè)計，現(xiàn)場進行快速質(zhì)檢試驗的一種科學(xué)實用的方法。對于土性復(fù)雜、壓實性能變化較大的細粒土，應(yīng)用三點擊實試驗法進行質(zhì)量控制，真實可靠，能客觀反映土料的壓實程度，而且試驗精度和速度均能滿足施工要求，并在應(yīng)用的基礎(chǔ)上不斷探索，對其加以改進和革新，更能為施工帶來極大的方便，故而可大力推廣應(yīng)用。陜西水利