最大干密度和最優(yōu)含水率的準確性分析

陳松

摘 要：本篇文章基于土的擊實試驗，測定試驗目標的最大干密度和最優(yōu)含水率，為了確保這兩項參數(shù)的準確性，應在具體操作中確定擊實標準和擊實方法。本篇文章基于此，首先進行簡要的擊實試驗概述，然后分析影響擊實試驗結果的各項因素。希望本文的研究能夠為讀者提供有益參考。

關鍵詞：擊實試驗；最大干密度；最優(yōu)含水率

前言：常規(guī)土建工程中，填土的壓實度是路基質量的關鍵參數(shù)。對于需要填土操作的工程來說，特別注意它的透水性和壓縮性。按照在這方面的國家相關規(guī)定，需要進行擊實試驗以確定在工程中采用哪種碾壓方法、夯擊力度。在這項試驗中，需要特別注意兩個參數(shù)，即最大干密度和最優(yōu)含水率，要保證它們的準確性。

1擊實試驗概述

在我國最為常用的擊實試驗方法，主要有輕型和重型兩種，其中前者的試驗主要用于水利工程，后者主要用于道路工程建設。試驗方法參照我國《土工試驗方法標準》、《土工試驗規(guī)程》。

這種試驗主要對土體進行夯擊，以此打散原有的土體結構，實現(xiàn)土粒重新排列，提高土體的壓實率，降低孔隙率，通過這樣的操作保障工程用土的穩(wěn)定性、承載力。含水率與干密度呈現(xiàn)一定關系，因此在試驗中要注意擊實功能大小。此外，土體原本的干密度、試驗方法也會影響試驗結果，為了避免在這過程中出現(xiàn)誤差，需要盡可能考慮各種影響因素，以此保證試驗結果精確度。

2擊實試驗準備以及最大干密度和含水率因素分析

2.1擊實所需設備以及操作步驟

試驗所需設備以及儀器的具體要求，如表1所示。

除了表1所示的設備之外，還有烘箱、噴水設備、碾土器、推土器、修土刀。關于土樣制備，要求其重量小于20kg，將土壤自然風干或采用相關儀器進行烘干處理后，采用孔徑5mm的篩拌勻，然后按照每份2.5kg一份的要求分成5份，估計這些土樣的最優(yōu)含水率，每一份含水率相差2%，以此為一組。按照上述步驟，由此得出一份最接近最優(yōu)含水率的土樣[1]。

關于試驗的操作步驟，主要分為三步進行：第一步，將土樣（600g～720g）裝入擊實筒內進行夯擊操作，要求在這個過程完成后，土樣高度仍大致相同，并且每層交接面刨毛。為了確保擊錘對土樣的力度均勻，保證較好的效果，因此這個環(huán)節(jié)采用電動擊實儀，擊實操作后控制試樣高度低于6mm。第二步，使用修土刀刮去擊實筒內的試樣，要盡可能地收集到測試土樣，并進行稱量，最小精確到克的單位。第三步，取30～40g的土樣稱量其含水率。

2.2擊實功能因素以及含水率、最大干密度互相關系

上文提到，擊實功能越大那么最高干密度越大，含水率也越小。這是因為土體經過高強度的壓實作用下，造成其土粒間的阻力減小，完成土粒重新排列，由此減小其孔隙，增大密實度。

根據(jù)試驗得出的數(shù)據(jù)曲線，在保持一致?lián)魧嵐δ艿臈l件下，測試土樣在干密度隨含水率增加而增大，但是前者達到最大值后，再繼續(xù)增加土樣的含水率，非但不能提高干密度的數(shù)值，還會進一步降低。此最大數(shù)值為最大干密度，對應的含水率為最優(yōu)含水率[2]。

通過更進一步的擊實試驗，發(fā)現(xiàn)含水率偏低或偏高都會影響土體最大干密度、最優(yōu)含水率。當土體含水率偏低，土體顆粒之間的阻力大，在壓實作用下不能很好地改變土粒結構，也不利于其顆粒之間移動。但是增大土的含水率，那么土粒水磨增厚，使得各個土顆粒之間移動得到充分的潤滑，更容易完成壓實操作。當土體含水率偏高，存在其中的空氣難以排出，再繼續(xù)添加土的水量，使其孔隙體積增大，進一步降低土的干密度。對于最優(yōu)含水率估算，要考慮各種類型的土壤，其中粘性較大的土壤含水率較高，而砂性土壤的含水率相對較低，就土的最大干密度來看，砂性土壤最接近[3]。

2.2余土高度以及干法、濕法因素

在擊實試驗中，部分用于測試的土樣會高于或低于擊實筒頂?shù)母叨?，通常最理想的狀態(tài)是擊實筒高度與土樣高度一致。為了表明測試土樣不同高度，所呈現(xiàn)的最大干密度和最優(yōu)含水率關系，會采取數(shù)據(jù)曲線的方式表示。當土樣高度與擊實設備保持一致，那么呈現(xiàn)的就是一條等功能擊實曲線；若是土樣偏高，呈現(xiàn)的擊實曲線則是干密度與含水率非等功能。所以需要在擊實試驗中控制余土高度。不同余土高度（單位：mm）對測試土樣的干密度（單位：g/cm3）影響，如表2所示。

從表2得知，當余土偏高（大于6mm）時，測試土樣的干密度才能控制在允許誤差范圍，因此為了最大限度保證擊實試驗的準確性，要避免余土高度大于6mm。

不同的土樣制備方法，也會影響測試土樣干密度的試驗結果。以粘土為例，采用烘干處理的土樣，對最大干密度影響最大，風干土次之，天然土最次。鑒于此，需要采用烘干土作為測試土樣，以此保障擊實試驗結果準確性。

結論：綜合上述，通過擊實試驗中可以得知工程填土的最大干密度和最優(yōu)含水率，以此確保工程的質量?；谶@個要求，本文分析了影響擊實試驗結果的各項因素，主要有擊實功能、余土高度以及土樣制備三種因素。在試驗過程中要充分考慮各項影響因素，以此保證最大干密度和最優(yōu)含水率準確性。

參考文獻

[1]嚴建平，林盛吉.基于不同壓實功下的套井回填最大干密度及最優(yōu)含水率換算研究[J].浙江水利科技，2016，44（04）：53-56.

[2]彭永凱.Excel中用Newton迭代法求解土的最優(yōu)含水率和最大干密度的方法[J].鐵路計算機應用，2014，23（06）：67-68.

[3]曹仁良.淺議最大干密度和最優(yōu)含水量的確定及其影響因素[J].科技創(chuàng)新導報，2009（33）：117-118.

（作者單位：湖南交通職業(yè)技術學院）