自由排水粗粒土最大干密度試驗(yàn)方法

楊三興

（新疆交通建設(shè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830000）

0 引言

《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E40—2007）規(guī)定，表面振動(dòng)壓實(shí)儀法是測定粗粒土和巨粒土最大干密度的試驗(yàn)方法。它適用于測定無黏性自由排水粗粒土和巨粒土的最大干密度。高等級(jí)公路路床均要求用礫類土填筑，特別是在新疆等戈壁廣布的地區(qū)，礫類土是主要的路基填筑材料。因此，表面振動(dòng)壓實(shí)儀法試驗(yàn)得到廣泛應(yīng)用。

表面振動(dòng)壓實(shí)儀法又分為干土法和濕土法。規(guī)范沒有規(guī)定兩種方法的適用范圍，表明都可采用。兩種方法測得結(jié)果是否一致是需要驗(yàn)證的一個(gè)問題。本文基于對(duì)喀什至葉城公路第一合同段K3025右側(cè)料場礫類土的最大干密度的大量試驗(yàn)研究，提出了干土法難以得出土的最大干密度，不具實(shí)用性，而濕土法不僅能得出土的最大干密度，還能得出土的最佳含水量，具有實(shí)用性的觀點(diǎn)。

1 試驗(yàn)

2010年對(duì)K3025右側(cè)路基料場土樣試驗(yàn)的結(jié)果為：該土樣屬級(jí)配不良礫“GP”，天然含水量為1.6%，液限為20.0%，塑限為16.5%，塑性指數(shù)為3.5，其中大于40mm顆粒毛體積密度為2.663g/cm3。

1.1 顆粒分析

顆粒分析試驗(yàn)結(jié)果表明該土樣為級(jí)配不良礫，屬于自由排水粗粒土，結(jié)果見表1。

表1 顆粒分析試驗(yàn)結(jié)果

1.2 擊實(shí)試驗(yàn)

該土樣大于40mm顆粒含量不大于30%，可以采用重型擊實(shí)法進(jìn)行試驗(yàn)。先將土樣中大于40mm顆粒篩除，進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，測得最大干密度為2.34g/cm3，最佳含水量為4.9%。再按公式校正得到土樣的最大干密度為2.379g/cm3，最佳含水量為5.0%。

1.3 表面振動(dòng)壓實(shí)儀法試驗(yàn)

該土樣屬自由排水粗粒土，規(guī)程規(guī)定應(yīng)采用表面振動(dòng)壓實(shí)法測定其最大干密度。采用干土法進(jìn)行多次試驗(yàn)，測得其最大干密度為2.239g/cm3，結(jié)果見表2。

表2 干土法試驗(yàn)結(jié)果

采用濕土法進(jìn)行多次試驗(yàn)，測得最大干密度為2.396g/cm3，最佳含水量4.8%，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 濕土法試驗(yàn)結(jié)果

2 試驗(yàn)分析

從該土的顆粒組成來看，擊實(shí)法和表面振動(dòng)壓實(shí)儀法都具有可用性。擊實(shí)法所得最大干密度為2.379g/cm3，表面振動(dòng)壓實(shí)儀法之干土法測得最大干密度為2.239g/cm3，表面振動(dòng)壓實(shí)儀法之濕土法測得最大干密度為2.396g/cm3。可見，干土法測得的最大干密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他兩種方法，僅為濕土法的93.4%。而濕土法測得的干密度最大，且與擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果基本一致（或稍大），所得含水量也與擊實(shí)試驗(yàn)得出的最佳含水量基本一致。試驗(yàn)結(jié)果表明采用干土法難以得出土的最大干密度。

從土的壓實(shí)原理可知，產(chǎn)生上述結(jié)果是必然的。土的壓實(shí)原理表明，影響土的壓實(shí)的因素主要有：壓實(shí)功，含水量，壓實(shí)機(jī)械的特征，土的顆粒組成等。同一種土，在其他因素相同的情況下，處于最佳含水量時(shí)壓實(shí)效果最好，土中含適量的水有利于土顆粒在壓實(shí)功能的作用下，克服摩擦阻力和黏滯力而發(fā)生相對(duì)位移使土體密實(shí)。表面振動(dòng)壓實(shí)儀法之干土法，由于土處于干燥狀態(tài)，不含水分，在同樣壓實(shí)功效之下，其壓實(shí)效果必然不如濕土法，所以難以得出土的最大干密度。

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

對(duì)喀什機(jī)場附近料場礫類土進(jìn)行同種試驗(yàn)，擊實(shí)法測得的最大干密度為2.35g/cm3，表面振動(dòng)壓實(shí)儀法之干土法測得的最大干密度為2.232g/cm3，表面振動(dòng)壓實(shí)儀法之濕土法測得的最大干密度為2.387g/cm3。對(duì)喀什公墓料場礫類土進(jìn)行試驗(yàn)，擊實(shí)法測得的最大干密度為2.33g/cm3，表面振動(dòng)壓實(shí)儀法之干土法測得的最大干密度為2.229g/cm3，表面振動(dòng)壓實(shí)儀法之濕土法測得的最大干密度為2.392g/cm3。

4 結(jié)語

對(duì)自由排水粗粒土采用表面振動(dòng)壓實(shí)儀法能夠測得其最大干密度；表面振動(dòng)壓實(shí)儀法之干土法難以測得其最大干密度，不具有適用性；濕土法能夠準(zhǔn)確得出其最大干密度，并且能夠測得與擊實(shí)法相近的最佳含水量，從而較好地指導(dǎo)土方路基施工。如果參照擊實(shí)法配制不同含水量的土樣進(jìn)行試驗(yàn)，便可得出壓實(shí)曲線，求得最佳含水量。這在工程實(shí)踐中具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

[1]JTG E40—2007，公路土工試驗(yàn)規(guī)程[S]．