地基处理2-土夯实的基本概念
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E= wdNn = 2684.9kJ / m3 V
试验方法: 对相同含水量的土；分三层夯实；测定夯实 后的w、γ，算定γ d
土
夯实曲线
干容重γd (kN/m3)
对细粒土，夯实曲 线具有一明显峰值 γdmax ，此时所对应 的含水量为最优含 水量
20
γdmax=18.5
18 16
饱 和 曲 线
若没有任何空气存 在孔隙中，则可得 14 到理论的最大干单 5 位重γzav ，即图中 的饱和曲线，亦被 称为零空气孔隙曲 线 (zero-air-void curve)
夯实试验
实验室内用来求得夯实的最大干密度与最优含水 量的试验被称为夯实试验 分为轻型夯实试验(Standard Proctor Test)与重型夯 实试验(Modified Proctor Test)
轻型夯实试验
试验设备： 夯实筒V=947.4cm3；击实锤w = 2.5 kg 试验条件： 土样分层n=3；落高h=30.5cm；击数N=25/层 夯实能量:
问题讨论
R=
γ d (field ) γ d (max −lab)
=
R0 1 − Dr (1 − R0 )
γ d ( பைடு நூலகம்in ) R0 = γ d (max)
Ⅰ、Ⅱ级土石坝 Rc>95~98% Ⅳ~Ⅴ 级土石坝 Rc>92~95%
夯实方案的规划－一般情况
γd γd(max)
(A) 现场设备可达到最大的夯实效果 (B)
Rcγd(max)
(C) 满足设计要求的最小夯实方案
w1
w4
w3
w2
w (%)
实用上会将夯实含水量控制在w3~w4之间，以最经济 的设计所需的夯实方案
Ex
某土进行夯实试验，试验用土的Gs=2.68，试绘出夯实 曲线与zav曲线，并决定该土的最优含水量与最大干 密度。
夯实筒体积 (cm3) 947.4 947.4 947.4 947.4 947.4 947.4 筒内土重 (kgf) 1.76 1.86 1.92 1.94 1.92 1.90 含水量 (%) 12 14 16 18 20 22
E=
试验方法: 对相同含水量的土；分三层夯实；测定夯实后 的w、γ，算定γ d 注意：仅适用于细粒土；对粗粒土，可用较大 尺寸的击实仪
wdNn = 592.2kJ / m3 V
土
重型夯实试验
试验设备： 夯实筒V=2103.9cm3；击实锤w = 4.5 kg 试验条件： 土样分层n=5；落高h=45.7cm；击数N=25/层 夯实能量:
实用上，用干密度或干容重的变化程度来衡量土 的夯实程度
夯实的基本原理
γ
Δγ d
土颗粒 水
γ d ( w =0)
土颗粒
0
w1
w2
w
最优含水量
在夯实能量的作用下，当土中水逐渐增加(0~w2)，其对土颗粒起到润 滑的作用，使土颗粒相互滑移至较紧密的位置，使得土中的孔隙减 少，密度增加。当含水量逐渐增至某一值w2以后，随着含水量增加， 此时土中水占据了可让土颗粒填充的孔隙，使得干密度将逐渐减少
影响夯实的主要因素
含水量 夯实方式：碾压、振动…. 土的类型 夯实的能量
影响夯实的主要因素－土的类型
粒径分布、土颗粒的形状、粘土矿物的种类等因 素均会影响最大干容重与最优含水量
γd
砂质粉土 粉质粘土 粘土 不良级配砂
w
影响夯实的主要因素－夯实能
夯实能越大，最大干单位重也会逐渐增加 夯实能越大，最优含水量会逐渐减少 夯实能越大，夯实曲线约接近零空气孔隙曲线
20 干容重γd (kN/m3)
γdmax=18.5
18 16 14 5 10
饱 和 曲 线
wop=20.1 %
15 20 25 30 35 含水量w(%) •水膜润滑作用效果最佳; •尚没有形成封闭气泡，气易于排出;
•颗粒表面水膜很薄，相对移动困难 •水膜润滑作用不明显; •封闭气泡难以排出; •增加水的相对含量
干侧夯实，粘土仍保持较 大程度的絮凝结构，渗透 系数较高 湿侧夯实，粘土的结构则 为分散结构，渗透系数较 低 在最优含水量湿侧附近， 渗透系数最小
γd (kN/m3)
20 19 18 17 13 14 15 16 17
10-7
w
w (%)
粘土夯实的强度特点
qu
在最优含水量附近 ，抗剪强度有较大 的强度损失 在相同干密度的情 况下，干侧夯实较 湿侧夯实强度高
γd
N=50 zav Curve N=30 N=25 N=20
w
粘土夯实的结构特点
γd
夯实能高
夯实能低
干侧夯实 湿侧夯实 w
干侧夯实，粘土的结构仍保持较大程度的絮凝结构 湿侧夯实，粘土的结构则逐渐变为分散结构 夯实能越大，粘土的结构更趋于分散结构
粘土夯实的渗透性特点
k (cm/s)
10-5
10-6
地基处理
长安大学地测学院 林鸿州
地基处理的主要内容
绪论 土壤夯实的基本概念 复合地基的基本概念 置换法 加密法－砂性土 排水固结法－粘性土 化学加固法 加筋法－土工合成材
土壤夯实的基本概念
夯实
又称击实 指通过夯打、振动、碾压等夯实能量的作用下， 使土体变得更加密实的过程，以提高土的强度并 减小土的压缩性和渗透性，从而满足工程需求
γd
w
wopt
w (%)
现场夯实的辊压机
光轮辊(碾)压机
接触压力约310~380kPa
充气式胶轮辊(碾)压机
接触压力约585~690kPa
羊角辊(碾)压机
接触压力约1380~6900kPa 适合粘性土
振动辊(碾)压机
可安装在上述各种的辊压机 适合粗粒土
现场夯实的效果
γd
w =17.8%
γd
w =11.6% 深度 辊压次数，N 粉质粘土
wop=20.1 %
10
15
20 25 30 含水量w(%)
35
γ zav
Gsγ w Gsγ w = = 1 + e 1 + wGs
夯实机理
颗粒被击碎，土 粒定向排列 粒间联结力被破 坏 空气被挤出或被 压缩等
w→ wop；γd→ γdmax w< wop；γ d< γdmax w> wop ；γ d< γdmax
N=2 N=5 N=15 砂 N=45
干密度会随碾压次数增加而增加至一定值 随着碾压次数的增加，碾压效果的深度也会越深 对粗粒土，碾压效果具有明显的峰值（在某一深度范围内，碾 压效果较好） 可用以设计碾压的分层
夯实效果的评价
工程上采用相对夯实度(Relative compaction, Rc)来 评价和控制夯实的效果，
试验方法: 对相同含水量的土；分三层夯实；测定夯实 后的w、γ，算定γ d
土
夯实曲线
干容重γd (kN/m3)
对细粒土，夯实曲 线具有一明显峰值 γdmax ，此时所对应 的含水量为最优含 水量
20
γdmax=18.5
18 16
饱 和 曲 线
若没有任何空气存 在孔隙中，则可得 14 到理论的最大干单 5 位重γzav ，即图中 的饱和曲线，亦被 称为零空气孔隙曲 线 (zero-air-void curve)
夯实试验
实验室内用来求得夯实的最大干密度与最优含水 量的试验被称为夯实试验 分为轻型夯实试验(Standard Proctor Test)与重型夯 实试验(Modified Proctor Test)
轻型夯实试验
试验设备： 夯实筒V=947.4cm3；击实锤w = 2.5 kg 试验条件： 土样分层n=3；落高h=30.5cm；击数N=25/层 夯实能量:
问题讨论
R=
γ d (field ) γ d (max −lab)
=
R0 1 − Dr (1 − R0 )
γ d ( பைடு நூலகம்in ) R0 = γ d (max)
Ⅰ、Ⅱ级土石坝 Rc>95~98% Ⅳ~Ⅴ 级土石坝 Rc>92~95%
夯实方案的规划－一般情况
γd γd(max)
(A) 现场设备可达到最大的夯实效果 (B)
Rcγd(max)
(C) 满足设计要求的最小夯实方案
w1
w4
w3
w2
w (%)
实用上会将夯实含水量控制在w3~w4之间，以最经济 的设计所需的夯实方案
Ex
某土进行夯实试验，试验用土的Gs=2.68，试绘出夯实 曲线与zav曲线，并决定该土的最优含水量与最大干 密度。
夯实筒体积 (cm3) 947.4 947.4 947.4 947.4 947.4 947.4 筒内土重 (kgf) 1.76 1.86 1.92 1.94 1.92 1.90 含水量 (%) 12 14 16 18 20 22
E=
试验方法: 对相同含水量的土；分三层夯实；测定夯实后 的w、γ，算定γ d 注意：仅适用于细粒土；对粗粒土，可用较大 尺寸的击实仪
wdNn = 592.2kJ / m3 V
土
重型夯实试验
试验设备： 夯实筒V=2103.9cm3；击实锤w = 4.5 kg 试验条件： 土样分层n=5；落高h=45.7cm；击数N=25/层 夯实能量:
实用上，用干密度或干容重的变化程度来衡量土 的夯实程度
夯实的基本原理
γ
Δγ d
土颗粒 水
γ d ( w =0)
土颗粒
0
w1
w2
w
最优含水量
在夯实能量的作用下，当土中水逐渐增加(0~w2)，其对土颗粒起到润 滑的作用，使土颗粒相互滑移至较紧密的位置，使得土中的孔隙减 少，密度增加。当含水量逐渐增至某一值w2以后，随着含水量增加， 此时土中水占据了可让土颗粒填充的孔隙，使得干密度将逐渐减少
影响夯实的主要因素
含水量 夯实方式：碾压、振动…. 土的类型 夯实的能量
影响夯实的主要因素－土的类型
粒径分布、土颗粒的形状、粘土矿物的种类等因 素均会影响最大干容重与最优含水量
γd
砂质粉土 粉质粘土 粘土 不良级配砂
w
影响夯实的主要因素－夯实能
夯实能越大，最大干单位重也会逐渐增加 夯实能越大，最优含水量会逐渐减少 夯实能越大，夯实曲线约接近零空气孔隙曲线
20 干容重γd (kN/m3)
γdmax=18.5
18 16 14 5 10
饱 和 曲 线
wop=20.1 %
15 20 25 30 35 含水量w(%) •水膜润滑作用效果最佳; •尚没有形成封闭气泡，气易于排出;
•颗粒表面水膜很薄，相对移动困难 •水膜润滑作用不明显; •封闭气泡难以排出; •增加水的相对含量
干侧夯实，粘土仍保持较 大程度的絮凝结构，渗透 系数较高 湿侧夯实，粘土的结构则 为分散结构，渗透系数较 低 在最优含水量湿侧附近， 渗透系数最小
γd (kN/m3)
20 19 18 17 13 14 15 16 17
10-7
w
w (%)
粘土夯实的强度特点
qu
在最优含水量附近 ，抗剪强度有较大 的强度损失 在相同干密度的情 况下，干侧夯实较 湿侧夯实强度高
γd
N=50 zav Curve N=30 N=25 N=20
w
粘土夯实的结构特点
γd
夯实能高
夯实能低
干侧夯实 湿侧夯实 w
干侧夯实，粘土的结构仍保持较大程度的絮凝结构 湿侧夯实，粘土的结构则逐渐变为分散结构 夯实能越大，粘土的结构更趋于分散结构
粘土夯实的渗透性特点
k (cm/s)
10-5
10-6
地基处理
长安大学地测学院 林鸿州
地基处理的主要内容
绪论 土壤夯实的基本概念 复合地基的基本概念 置换法 加密法－砂性土 排水固结法－粘性土 化学加固法 加筋法－土工合成材
土壤夯实的基本概念
夯实
又称击实 指通过夯打、振动、碾压等夯实能量的作用下， 使土体变得更加密实的过程，以提高土的强度并 减小土的压缩性和渗透性，从而满足工程需求
γd
w
wopt
w (%)
现场夯实的辊压机
光轮辊(碾)压机
接触压力约310~380kPa
充气式胶轮辊(碾)压机
接触压力约585~690kPa
羊角辊(碾)压机
接触压力约1380~6900kPa 适合粘性土
振动辊(碾)压机
可安装在上述各种的辊压机 适合粗粒土
现场夯实的效果
γd
w =17.8%
γd
w =11.6% 深度 辊压次数，N 粉质粘土
wop=20.1 %
10
15
20 25 30 含水量w(%)
35
γ zav
Gsγ w Gsγ w = = 1 + e 1 + wGs
夯实机理
颗粒被击碎，土 粒定向排列 粒间联结力被破 坏 空气被挤出或被 压缩等
w→ wop；γd→ γdmax w< wop；γ d< γdmax w> wop ；γ d< γdmax
N=2 N=5 N=15 砂 N=45
干密度会随碾压次数增加而增加至一定值 随着碾压次数的增加，碾压效果的深度也会越深 对粗粒土，碾压效果具有明显的峰值（在某一深度范围内，碾 压效果较好） 可用以设计碾压的分层
夯实效果的评价
工程上采用相对夯实度(Relative compaction, Rc)来 评价和控制夯实的效果，