土的击实试验影响因素

土的击实试验影响因素
摘要：通过室内击实试验，测出土的最大干密度和最佳含水率，能够以该指标
评定路基填土的压实质量和指导路基填土的施工，对于确保公路压实质量意义重大。

试验结果的准确与否直接影响到工程的质量，而在室内击实试验中，诸多细
节影响着试验结果的准确度。

本文简单介绍了土的击实试验，并重点探讨了土的
击实试验的影响因素和应注意的问题。

关键词：击实试验；影响因素；含水率；余土高度
一、土的击实试验
（一）土的击实试验概述
公路工程建设中广泛用到填土，未经压实的填土，强度低，压缩性大且不均匀，遇水易发生塌陷等现象。

因此，这些填土一般都要经过压实，以减少其沉降量，降低其透水性，提高其强度。

进行填土时，通常采用夯实、振动或辗压等方法，使土得到压实。

土的压实就是指填土在压实能量作用下，使土颗粒克服粒间
阻力而重新排列，使土中的孔隙减小、密度增加，从而使填土在短时间内得到新
的结构强度。

在路基填筑时,需对填料进行室内击实试验,测出土的最大干密度和最佳含水量,用于控制路堤填筑的压实质量。

由于土的最大干密度和最佳含水量与土的粒径
组合和单位击实功有关,目前国内外采用的标准击实试验方法,均以在试样面上直
接施加冲击荷载,控制其单位击实功,用定体积法推求土的干密度。

击实筒尺寸以
试样最大粒径不大于1/3～1/4击实筒内径(或每层填土高度)的原则作为选择标准。

试验按单位体积击实功的大小分为两种,单位体积击实功约590kJ?m-3的轻型击实
试验,单位体积击实功约2700kJ?m-3的重型击实试验,它们是两套独立的标准,有关
技术人员从操作方便和经济的角度出发,将做轻型击实试验的小筒,通过增加击实
次数可同时用做重型击实试验,同理,将做重型击实试验的大筒减少击实次数同时
可做轻型击实试验。

运用不同的击实筒和试验标准所得出的结果是否一致,还需进
行验证。

（二）试验流程
1、将击实仪平稳置于刚性基础上，安装就位，筒内抹油。

2、称取一定量试样倒入筒内，分层击实，大筒击实分三层，每层98击；小
筒击实分五层，每层27击。

3、每层高度应相等，两层交界处土面应刨毛，击实完成土样不应高于筒顶
6mm。

4、用刮刀刮平筒顶部和底部后，称量计算。

5、试样从筒中取出，取2个代表性试样测定含水率。

对不同的5个含水率
试样依次击实。

（三）注意事项
1、闷料时预配含水量以2%～3%递增。

2、击实试验时击实筒应放在坚硬的地板上。

3、击实筒内土样高出击实筒不应大于5mm。

4、击实曲线绘制应用光滑的曲线连接。

5、含有超粒径颗粒时应注意修正。

二、土的击实试验影响因素
（一）土样的制备方法
最大干密度以烘干土样最大,风干土样次之,天然土样最小,最佳含水率以烘干
土样最小,这种现象以粘土最明显,粉质粘土不明显,粘粒含量越大,烘干土对最大干
密度影响也最大。

因为在烘干法制料过程中,土料事先烘干,使其散失基本的含水
量 ,击实功能主要由土体颗粒承担,从而使土体发生永久性体积变化,得到较高的干
密度。

同样,烘干法制料进行的粉碎过筛处理,在击实过程中能使细颗粒充填于较
粗颗粒间挤压形成的孔隙,获得较高的密实度。

而湿法制料或风干法制料过程中,
土料具有天然含水量,虽然试验前有适当的曝晒或风干处理过程,但所有土样还是
保留了一定的含水量(含水量一般不低于5%～10%,使土样保持一定的可塑性,以便
开展击实试验)。

故土体内部封闭气泡绝大部分得以保存,这样很大一部分击实功
是由孔隙气泡承当,转化为孔隙压力,击实时气泡体积减小只是短暂的,土体颗粒实
际所受击实功并不大,仅能使颗粒更高程度的定向排列,土体击实后回弹量较大,很
难发生显著的永久性体积变形,得到的最大干密度显然比烘干法击实试验小。

另一
方面,湿法制料与风干法制料过程中,不容易进行粉碎过筛处理,土体颗粒相对较大,
击实时没有足够的细颗粒去充填较大颗粒形成的孔隙,很难获得较高的密实度。

故
一般不宜用烘干法备样,应尽量采取风干土样或天然土样。

（二）击实功大小
土的最大干密度和最佳含水率是随击实功和击实条件而变化的。

随着击实功
的增加,最大干密度增大,而最佳含水率则减小。

因此,各国都规定某一击实功作为
击实试验的标准。

公路土工试验规程中规定轻型击实及重型击实两种标准,轻型击
实适用于粒径小于20mm的粘性土,采用3层击实时,其单位体积击实功为
598.2kJ/m3;而重型击实适用于粒径大于20mm的土,采用3层击实时,其单位体积
击实功为2687kJ/m3,同一种土由于击实功及压实条件不同,其试验结果是不一样的。

表1为同一种土分别采用轻型击实及重型击实两种击实标准所得的试验结果。

从
表1可以看出,同一种土随着击实功的增加,最大干密度增大,最佳含水率减小。

表1 不同击实功试验结果比较
（三）击实筒型号
小筒击实试验的粒径按规范要求过20mm筛，选取6组试样进行试验，其中1～3组土样最大粒径基本小于20mm，4～6组土样中粒径超过20mm的重量均
不满全重的28%，按现行《公路土工试验规程》（JTGE40-2007）规定，大、小筒
试验结果均不需修正。

试验为防止分样不均匀的干扰，用大、小筒击实方法做了
平行试验，试验结果表明最大干密度平均误差为0.8%，因此可以认为所用的每组
试样是均匀的，试验操作是准确的。

大筒和小筒的重型击实试验结果可以看出，
小击实筒得到的最佳含水率值要大于大击实筒所测的值，最大干密度则相反。

对
于含有粗颗粒的土，大击实筒击实称取的质量多，代表性就好，土的颗粒级配比
较好，最大干密度就大；小击实筒则相反。

在进行试验时，要根据工程的实际情况、土的颗粒大小选择合适的击实筒。

（四）含水率
土中的含水率是影响击实效果的一个重要因素。

峰值干密度对应的含水率称
为最优含水率,能得到最大干密度ρdmax,对于同一种土干密度越大，其孔隙比就
愈小，所以ρdmax相应于实验所达到的最小孔隙比，在某一含水率下，将土压至
最密，理论上就是将土中所有气体都排出，使土达到饱和，得到理论上的最大压
实曲线，即Sr=100%的压实曲线，称为饱和曲线。

土中含水率太大或太小都不能
达到最大干密度。

含水率太小，土中基本上只有强结合水，强结合膜太薄，因为
粒间有摩阻力及引力，土颗粒间不易移动，不易密实。

含水率太大，土中的自由
水要占据一定的空间，土也不易密实。

当土中的含水率为最优含水率时，土中具
有一定的弱结合水膜，土粒间的弱结合水膜起到一定的润滑作用，使土颗粒易移动，并填充孔隙或挤密，从而能够达到最大密实度。

（五）余土高度
试样击实后总会有部分土超过筒顶高,这部分土柱称为余土高度。

标准击实试
验所得的击实曲线是指余土高度为零时的单位体积击实功能下土的干密度和含水
率的关系曲线。

也就是说，此关系曲线是以击实筒容积为体积的等单位功能曲线，但在实际的操作中总会存在或多或少的余土高度，如果余土高度过大，则压实曲
线上的干密度就不再是一定功能下的干密度，试验结果的误差会增大。

参考文献
[1]曾干群,熊湾.土工击实试验的几点体会[J].广西水利水电,2013年3期.
[2]刘培周,张惠平,刘晗.浅谈土工击实试验在南水北调工程中的应用[J].科技资讯,2012年22期.。