土工擊實試驗過程中常見問題分析

王新榮，王瑩，李翠

土工擊實試驗過程中常見問題分析

王新榮，王瑩，李翠

（山東省水利勘測設(shè)計院，山東濟南250014）

在實際的土工擊實試驗中，由于受各類因素的影響，導(dǎo)致試驗的質(zhì)量和結(jié)果不能達到預(yù)期目標(biāo)，本文對擊實試驗過程中常見的一些問題進行了分析，提出了規(guī)避這些問題所采用的方法，可供土工試驗同行借鑒參考。

土工試驗；擊實試驗；問題；分析

壓實度是控制和評定壩（堤）體填筑質(zhì)量的主要技術(shù)指標(biāo)，壩（堤）體填筑工程，擊實試驗是一項必做的試驗項目。填筑土料顆粒及其夾雜物含量組成不同，擊實試驗的方法和步驟以及可能遇到的問題也有所不同，因此不同的填筑土料需分別進行擊實試驗，得出不同土料的最大干密度和最優(yōu)含水率，避免造成控制質(zhì)量指標(biāo)過高或過低的現(xiàn)象發(fā)生。

1 土工試驗的重要性

水利工程地質(zhì)勘察工作中，除現(xiàn)場原位測試外，土工試驗是提供巖土主要物理力學(xué)指標(biāo)主要依據(jù)所在，土工試驗質(zhì)量在一定程度上決定著工程地質(zhì)勘察工作是否真實、科學(xué)、合理。常規(guī)土工試驗測定的指標(biāo)主要有物理性指標(biāo)和力學(xué)性指標(biāo)。這些指標(biāo)是工程地質(zhì)勘察報告對各類巖土層進行工程地質(zhì)條件分析評價數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，是分析計算壩（堤）基沉降變形、滲漏、滲透變形、抗滑穩(wěn)定等各類工程地質(zhì)問題的依據(jù)之一。

2 土工擊實試驗中常見問題分析

2.1 土料的均勻性

為了獲得準(zhǔn)確的土料工程特性，需要科學(xué)地對現(xiàn)場采樣進行控制，采集的土樣樣品應(yīng)具有代表性。否則土工擊實試驗的獲得試驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、可靠性就不能得到有效的保障，填筑土質(zhì)量就不可控。

在擬開辟料場同批來料的料堆上取樣時，在料堆的頂部、中部和底部，幾個不同部位取樣，將所取土樣拌均之后，按四分法均分至試驗室要求的總數(shù)量，務(wù)必使所取試樣能代表本批來料的情況和品質(zhì)。

2.2 土樣的制備

試驗的制備方法和擊實試驗的結(jié)果有著必然的聯(lián)系。實踐證明，烘干土的干密度是最大的，其次是風(fēng)干土，最小的是天然土，含水率也會因為制備方法的不同而影響擊實試驗的結(jié)果。這對于粘性土影響最為明顯，故在擊實試驗中，首先宜用風(fēng)干土作為擊實試驗的樣土，其次可以采用60℃以下的烘干土。

1）干土法。需要對土樣進行風(fēng)干處理，使得土樣可以處于風(fēng)干的狀態(tài)，并將其置于橡皮板上。采用風(fēng)干或低溫烘干的方式，會使得土體內(nèi)部的封閉氣泡流失，盡管通過加工盡可能確保土體氣泡的不流失，但實際上仍舊會導(dǎo)致土體的體積變化，對試驗結(jié)果產(chǎn)生一定影響。

2）濕土法。濕土法不對土樣進行烘干和風(fēng)化處理，采用天然含水量的樣品進行處理，進行過碾過篩，針對不同的含水量采用不同的處理方法，確保土樣的質(zhì)量。

在單位體積擊實功相同的情況下，相對于兩種制件方法的試驗結(jié)果表明，不同的土樣處理方法所獲得的方法也存在差異，主要是由于含水量和孔隙的影響。其中干土法的干密度大于濕土法。同樣，干土法的土樣濕度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于濕土法。在實際的土工擊實試驗中，需要明確地對土樣的制備方法進行標(biāo)注，使相關(guān)試驗人員可以分清不同制備方式的土樣。

2.3 含水率的影響

土中含水率太大或太小都不能達到最大干密度。土體含水率太小，土中基本上只有強結(jié)合水，強結(jié)合膜太薄，因為粒間有摩阻力及引力，缺乏水的潤滑作用，土顆粒間不易移動，導(dǎo)致土樣難以達到密實狀態(tài)，干密度也會偏??；含水率太大時，土中的自由水要占據(jù)一定的空間，土也不易密實。當(dāng)土中的含水率為最優(yōu)含水率時，土中具有一定的弱結(jié)合水膜，它可以發(fā)揮一定的滑膩作用，使得土樣的密實效果可以得到提升，從而能夠達到最大密實度。

2.4 擊實功的影響

一般說來，干密度和錘擊次數(shù)呈正相關(guān)，最優(yōu)含水率與之呈負(fù)相關(guān)。此外，如果擊實所施加的功不發(fā)生變化時，對錘擊次數(shù)進行改變，同樣會導(dǎo)致最大干密度、含水率發(fā)生變化。為此，在實際的土工擊實試驗中，需要重視錘擊的基本參數(shù)，促使每次錘擊可以保持統(tǒng)一的做功，使得錘擊次數(shù)可以達到有效的抑制，從而使得試驗可以獲得準(zhǔn)確的試驗數(shù)據(jù)，確保試驗質(zhì)量，盡量減少誤差。

2.5 土粒級配的影響

土粒級配對土工擊實試驗具有十分明顯的影響，在實際的擊實試驗中，受到級配的影響，土樣的擊實會產(chǎn)生不同效果。尤其是級配良好的土樣，由于粒徑較為統(tǒng)一，結(jié)構(gòu)較為松散，錘擊可以有效地實現(xiàn)土樣的壓實，使得試驗的效果得到保障；級配不夠理想的土樣，會受到粒徑大小不均的影響，導(dǎo)致?lián)魧嵗щy，影響試驗的基本參數(shù)。

2.6 擊實筒內(nèi)余土高度的影響

擊實后的余土高度也就是超過筒頂高的那部分，當(dāng)余土高度為零時，以土的干密度和含水量為變量，所得到的關(guān)系曲線就是標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗的曲線。但可能由于一些人為的因素，最后會殘留不同的余土，而這些余土的存在必然會影響試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。余土高度不超過6 mm時，最終檢測值如果控制在允許誤差內(nèi)，同時由于填料多采用雜填土，施工現(xiàn)場情況較為復(fù)雜，導(dǎo)致填筑質(zhì)量差距較大。因此在試驗時為了隨時掌握現(xiàn)場土體的實際變化，應(yīng)隨時做好監(jiān)控，及時對新發(fā)現(xiàn)的不同土料重新進行擊實試驗，并調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)以滿足施工需要。

2.7 超粒徑顆粒的影響

實際擊實試驗過程中，需要重視粒徑對試驗的影響。尤其是土料中粒徑過大的部分即超粒徑顆粒，對試驗的影響較為嚴(yán)重。試驗規(guī)程中，對超粒徑的規(guī)格進行了一定的限定，如果超粒徑超出所確定的范圍，則需要對目標(biāo)數(shù)據(jù)進行調(diào)整和修正。如果修正過后的數(shù)據(jù)，仍舊與理想數(shù)據(jù)存在一定的差異，導(dǎo)致試驗結(jié)果存在誤差，影響壩（堤）體的施工質(zhì)量。這種情況，需要重新進行采樣，促使獲得的數(shù)據(jù)具有良好的代表性，提高試驗質(zhì)量。

2.8 試驗加水浸潤與養(yǎng)護

土試樣制備時，土試樣中能否均勻準(zhǔn)確地控制水量是保證擊實試驗中數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的最關(guān)鍵因素，一般的試驗加水方法有體積控制法和稱重控制法。其中稱重控制法比體積控制法的效果要好，將試驗中計算好的水量稱量好后，均勻噴灑在土樣內(nèi)，并置于薄膜袋或者密閉容器內(nèi)，放在陰涼處保濕，放置時間一般都在12～24 h之內(nèi)。

3 結(jié)語

對填筑工程來說，土工試驗中室內(nèi)擊實試驗是非常關(guān)鍵的試驗，通過擊實試驗提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)來控制、指導(dǎo)和評價現(xiàn)場施工及質(zhì)量。擊實試驗所測得的最大干密度的準(zhǔn)確性和真實性直接關(guān)系到工程的質(zhì)量和成本。最大干密度取值偏小則會影響施工質(zhì)量，壓實度達不到設(shè)計要求，最大干密度取值偏大則會增加施工成本。因此在試驗時應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)操作，才能保證試驗成果質(zhì)量，為設(shè)計提供準(zhǔn)確可靠的擊實試驗參數(shù)，最終確保工程施工質(zhì)量。

[1]吳秀芳.解析公路試驗檢測技術(shù)［J］.科技視界，2014（23）：334-334.

[2]王寶.淺析公路試驗檢測技術(shù)［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（9）：141-156.

（責(zé)任編輯 遲明春）

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2017-05-08

王新榮（1968—），女，工程師