土的物理性质与工程分类—土的击实性(土力学课件)

5.粗粒土的击实性
击实曲线

粗砂
中砂
特点
①不存在最优含水率；

20%
②在完全风干和饱和两
种状态下易于击实；
③潮湿状态下ρd明显降低。
粗砂 ω =4~5%
时，干密度最小
中砂 ω=7%；
5.粗粒土的击实性
理论分析
对粗粒土，击实过程中可以自由排水，不存在细粒
土中出现的现象。
在潮湿状态下，存在着假凝聚力，加大了阻力。
填土含水率与碾压标准的控制-作业1
为什么填筑时要将含水率控制在最优含水率附近？
因为黏性土存在最优含水率ωop，在填土施工中应该
将土料的含水率控制控制在ωop 左右，以期得到ρdmax 。
在ωop干侧的土常具有凝聚结构。土质比较均匀，强
度较高，较脆硬，不易压密；但浸水时易产生附加沉降。
在ωop 湿侧的土常具有分散结构。土体可塑性大，适
填土含水率和碾压
标准的控制
1.填土含水率
黏性土存在最优含水率ωopt，在填土施工中应该将
土料的含水率控制控制在ωopt左右，以期得到ρdmax。
在ωopt的干侧
常具有凝聚结构特征。土质比较均匀，强度较
高，较脆硬，不易压密；
但浸水时易产生附加沉降。
1.填土含水量
黏性土存在最优含水率ωop，在填土施工中应该将
填土含水率与碾压标准的
控制-作业4
填土含水率与碾压标准的控制-作业4
某路基填土夯实后的重度γ=18.5kN/m3 ，含水率w =
15%，试验室测得的最大干重度γdmax = 16.5kN/
m3，填土要求的压实系数K=0.95
试确定：此路基填土质量是否达到要求
填土含水率与碾压标准的控制-作业4
某路基填土夯实后的重度γ=18.5kN/m3 ，含水率w =
2.碾压标准控制
路基孔隙率试验报告
委托单位:
表号：
报告编号:
工程名称:
施工里程及部位:
填土层次:
土工试验报告编号
填料类型
路基工程
委托编号:
基床以下路堤
试验日期:
第三层
报告日期:
1
土质砾砂
标高（m）
颗粒密度
（g/cm3）
2.54
试验方法
灌水法
最佳含水率(%)
11.0
83.631
碾压遍数
8
填土厚度(cm)
应变形的能力强；但强度较低，具有各向异性。
填土含水率与碾压标准的
控制-作业2
填土含水率与碾压标准的控制-作业2
常用的击实方式有哪些？如何根据土的类别选择
击实方式？
填土含水率与碾压标准的控制-作业2
常用的击实方式有哪些？如何根据土的类别选择
击实方式？
答：常用的击实方式 ：夯实、辗压、振动
黏土常采用辗压、夯实这两种击实方式
晾晒或加水湿润等措施。
2.碾压标准控制
（1）压实系数K
d
K
100%
d max
（2）地基系数K30
直径30cm荷载板下沉
1.25mm时对应的荷载强度。
2.碾压标准控制
某客运专线地基系数K30试验结果
百分表读数（0.01mm）
加载
顺序
压力表或
测力计读数
(MPa)
承载板荷载强
度(MPa)
1
土的击实性与
击实试验
1.土的击实性
击实（压实）
指通过夯打、振动、碾压等方法，增加单位
体积土体中土颗粒的质量，提高土的抗剪强度、
减小土的压缩性和渗透性。
击实性
指土在一定击实能量作用下密度增长的特性。
击实的目的
减少填土的压缩性和透水性，提高土的抗剪
强度。
1.土的击实性
研究击实性的目的
以最小的能量消耗获得最大的压实效果
影响击实的因素-作业1
简要回答影响黏性土击实的因素有哪些？
影响黏性土击实的因素有含水率、击实功能、
土的类别与级配的影响。
30
DK720+760左1m
DK720+775中
DK720+795右1m
检测位置
3
)
11000
12000
11100
灌注前水的体积(cm
3
3110
4000
3150
灌注后水的体积(cm )
7890
8000
7950
试坑体积(cm3)
16990
16720
16300
土的质量(g)
11.0
10.5
11.0
土的含水率(%)
1. 击实的概念？
2. 击实的目的是什么？
土的击实性与击实试验-作业1
1. 击实的概念？
击实是指通过夯打、振动、碾压等，使土体变得密
实、以提高土的强度、减小土的压缩性和渗透性。
2. 击实的目的是什么？
击实的目的以最小的能量消耗获得最大的压实密度。
土的击实性与击实试验
-作业2
土的击实性与击实试验-作业2
2
3
平均
累计
沉降量
S(mm)
预压
复位
1
2
3
4
5
0.1
0.0
1.1
2.7
4.2
5.8
7.3
0.01
0.00
0.04
0.08
0.12
0.16
0.20
13
0
39
60
81
102
125
11
0
37
60
83
100
125
／
／
／
／
／
／
／
12
0
38
60
82
101
125
0.12
0.00
0.38
0.60
0.82
1.01
1.25
2.碾压标准控制
S(mm)
根据试验结果，绘P-S曲线
0
0.08
0.16
0.24
0.32
P(MPa)
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
自P-S曲线查得
K 30
0.2
=16（MPa/m）
1.25
2.碾压标准控制
（3）相对密度Dr
（4）孔隙率n
采用灌水法测定
根据试验可测得密度、含水率、孔隙度。
E
const , E , d 存在一个上界
4.影响最大干密度（或最大干重度）的
几个因素
（3）不同种类土的击实性不同
土中随黏粒含量的增加，最大干密度减小，
颗粒大小不匀，级配良好的土，容易挤紧。
中小型的工程可采用以下经验公式
d max
η——经验系数
wGs

1 wopt Gs
15%，试验室测得的最大干重度γdmax = 16.5kN/
m3，填土要求的压实系数K=0.95
试确定：此路基填土质量是否达到要求
解：填土夯实后的干重度
γd= γ /(1+w)=18.5/1.15=16.1（kN/m3 ）
填土的压实系数K =
γd
γdmax
=0.97 大于
填土要求的压实系数K=0.95，此路基填土质量达到要求
至少5 个不同含水率的一组试样，相邻两个含水
率的差值宜为2%。
③安装击实筒，按选定的击实类型及击实次数进
行击实。
④取下击实筒，修整土样，称筒与试样总质量，
计算试样湿密度。
2.室内击实试验
（3）试验步骤
⑤用推土器推出土样，取代表性土计算含水率。
⑥所有土样依次击实
⑦计算试样干密度

d
1 0.01w
土料的含水率控制控制在ωop左右，以期得到ρdmax。
在ωopt的湿侧
常具有分散结构的特征。土体可塑性大，适应
变形的能力强；
但强度较低，具有各向异性。
1.填土含水量
在设计土料时应根据填土的要求和当地土料的天然
含水率，选定合适的含水率，一般要求为：
opt (2 3%)
当含水率过高或过低时，可采用疏干
1. 简要回答击实试验的分类？
2. 击实试验是测定土的哪些指标？
土的击实性与击实试验-作业2
1. 简要回答击实试验的分类？
击实试验分为轻型击实和重型击实
2. 击实试验是测定土的哪些指标？
击实试验测定土的最优含水率和最大干密度
影响击实的因素
-作业1
影响击实的因素-作业1
简要回答影响黏性土击实的因素有哪些？
无黏性土常采用振动的击实方式
填土含水率与碾压标准的
控制-作业3
填土含水率与碾压标准的控制-作业3
工程中填土碾压标准常采用哪些指标来控制？
填土含水率与碾压标准的控制-作业3
工程中填土碾压标准常采用哪些指标来控制？
工程中填土碾压标准常采用压实系数K、地基系数
K30、相对密度Dr、孔隙率n等来控制。
粗颗粒土的击实性
-作业1
粗颗粒土的击实性-作业1
问答题：
1.粗颗粒土存在最优含水率吗？
2.粗颗粒土如何密实？
粗颗粒土的击实性-作业1
1.粗颗粒土存在最优含水率吗？
答：粗颗粒土不存在最优含水率，粗颗粒土在完全
风干和充分饱和时密实度较大，在潮湿状态下密实
度较小
2.粗颗粒土如何密实？
答：风干或充分饱和
试验:
复核:
批准:
单位（章）
.
3.压实机械的选择
常用的压实方式
夯实
辗压
振动
3.压实机械的选择
砂类土
振动最好，夯击次之，碾压较差。
黏性土
碾压与夯击较好，振动较差甚至无效。
光面碾
羊足碾：适合黏性土
冲击式压路机
填土含水率与碾压标准的
控制-作业1
填土含水率与碾压标准的控制-作业1
为什么填筑时要将含水率控制在最优含水率附近？
击实方法
室内击
实试验
现场
试验
2.室内击实试验
（1）试验仪器
击实筒
电动击实仪
2.室内击实试验
（2）试验类型
轻型
击锤质量2.5kg，适用于粒径小于5mm土。
重型
击锤质量4.5kg,适用于粒径不大于40mm土。2Leabharlann 室内击实试验（3）试验步骤
①根据土颗粒最大粒径选取击实类型。
②根据土的塑限预估最优含水率，用四分法制备
压实标准
常用相对密度控制 Dr>0.7~0.75
施工过程中要么风干，要么就充分洒水，使土料饱和

1212
名词术语5
击实性：指土在一定击实能量作用下密度增长的特性
最大干密度、最优含水率：
击实曲线上峰值所对应的干密度为最大干密度，相应
的含水率为最优含水率
土的击实性与击实试验
-作业1
土的击实性与击实试验-作业1
度称为最大干密度。击实曲线上峰值所对应的含
水率与干密度既是最优含水率与最大干密度。
4.影响最大干密度（或最大干重度）的
几个因素
（1）含水量的影响
ω< ωopt , ρ d< ρdmax
颗粒表面水膜很薄，相对移动困难
ω ωopt, ρ d ρdmax
水膜润滑作用效果最佳;
尚没有形成封闭气泡，气体易于排出;
4.影响最大干密度（或最大干重度）的
几个因素
（1）含水量的影响
ω> ωopt , ρ d< ρdmax
水膜润滑作用不明显;
封闭气泡难以排出;
土体干密度减小;
4.影响最大干密度（或最大干重度）的
几个因素
（2）击实功能的影响


N=50

N=30
N=10

E , opt , d,max
⑧绘制含水率-干密度关系线及饱和度100%等值线
3. 击实曲线
干密度d(g/cm3)
2.0
dmax=1.87
1.8
1.6
wopt=16.1
1.4
4
8
12 16 20 24 28
含水量w(%)
3. 击实曲线
在一定击实功能下
土中含水率适当时，压实效果最好，这个适
当的含水率称为最优含水率，与之相对应的干密
3
2.15
2.09
2.05
土的湿密度(g/cm )
1.94
1.89
1.85
土的干密度(g/cm3)
24
26
27
孔隙率(%)
<31
规定值(%)
检测评定依据：
试验意见：
0
《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》
铁 该段路基基床以下路堤所检孔隙率符合设计要求。
建设〔2005〕160号
《铁路工程土工试验规程》TB10102-2004