影响最优含水率的因素

广东地质

2005年9月GUANGDONG GEOLOGY第20卷第3期击实试验过程中最大干密度

和最优含水率影响因素分析

廖琼江蔡玉贞潘琨蓝志勇

(广东省物料实验检测中心, 广州510080 )

摘要在工程建设中，为了提高填土的强度，增加土的密实度，降低其透水性和压缩性，常

将填土夯实。夯实土样是最简单易行的土质改良方法，土样经夯实后，土体变得密实又坚硬，对

工程很有利，所以工程上利用干密度作为夯实的质量检验指标。室内击实试验就是模拟工程现场

的夯实原理，利用标准化的击实仪和操作规程，对土料施加一定的冲击荷载使之压实,从而确定

所需的最大定干密度和最优含水率，作为选择填土密度、夯实次数等主要依据。在击实试验的过

程中，影响土的最优含水率和最大干密度因素较多，通过对这些影响因素的分析，提高土的击实

效果，达到击实试验的目的。

关键词击实试验压实最大干密度最优含水率

在工程建设中，经常遇到填土压实的问题，例如修筑道路、堤坝、飞机厂、运动场、挡土墙、埋设管道、建筑物地基的回填等。为了提高填土的强度，增加土的密实度，降低其透水性和压缩性，通常用分层压实的办法来处理地基，通过对土的最优含水率和最大干密度的研究来提高土的击实效果。土的最优含水率和最大干密度可用室内击实试验来测得，室内击实试验采用击实仪法，是用锤击实土，使土密度增大，测定土样在一定压实功能作用下达到最大密度时的含水率(最优含水率)和此时的干密度(最大干密度)，借以了解土的压实特性，作为选择填土密度、施工方法、机械碾压或夯实次数以及压实工具等的主要依据。试验时将符合有关标准规范要求的同一种土，配制成若干份不同含水率的试样，用同样的压实能量分别对每一份试样进行击实后，测定各试样击实后的含水率w和干密度ρd，从而绘制含水率与干密度关系曲线，此关系曲线称为压实曲线，如图1所示。在压实曲线上的干密度的峰值，称为最大干密度ρdmax；与之相对应的含水率，称为最优含水率Wo，它表示在击实功能一定的情况下，达到最大干密度时的含水率。

本文2005年8月收到,8月改回。

2广东地质第20卷

图1 压实曲线

目前国内常用的室内击实试验方法有轻型击实试验和重型击实试验两种。轻型击实试验方法主要适用于水库、堤防、铁路路基填土；重型击实试验方法主要适用于高等级公路填土和机场跑道等。试验规程有两种，一是中华人民共和国国家标准GB/T50123-1999《土工试验方法标准》［1］，二是中华人民共和国行业标准JTJ051-93《公路土工试验规程》［2］。两种规程对击实试验的目的、适用范围、仪器设备以及试验条件分别有不同的规定，下面以JTJ051-93《公路土工试验规程》为试验方法标准，说明在击实试验过程中影响土的最优含水率和最大干密度的一些主要因素。

1 试验部分

1.1 仪器和试验条件

JTJ051-93《公路土工试验规程》中的击实试验所用仪器主要部件和试验条件应符合表1的规定。

表1 仪器主要部件和试验条件

试验方法

类

别锤底

直径

(m)

锤质量

(kg)

落高

(m)

试筒尺寸

层

数

每层

击数

击实功

(kJ/m3)

最大

粒径

（m）

内径

(m)

高

(m)

容积

(m3)

轻型Ⅰ法Ⅰ.1

Ⅰ.2

0.05

0.05

2.5

2.5

0.30

0.30

0.10

0.15

0.127

0.12

0.997

2.177

3

3

27

59

598.2

598.2

0.25

0.38

重型Ⅱ法Ⅱ.1

Ⅱ.2

0.05

0.05

4.5

4.5

0.45

0.45

0.10

0.15

0.127

0.12

0.997

2.177

5

3

27

98

2 687.0

2 677.2

0.25

0.38

1.2 试样制备

(1)干土法(土重复使用) 将具有代表性的风干或在50℃温度下烘干的土样碾散，对于小试筒,按四分法取筛下的土约3 kg，对于大试筒, 同样按四分法取筛下的土约6.5 kg 。估计土样风干或天然含水率,如风干含水率低于开始含水率太多时,可将土样铺于一不吸水的盘

第2期廖琼江，等：击实试验过程中最大干密度和最优含水率影响因素分析 3

上，用喷水设备均匀地喷洒适当用量的水,并充分拌和,闷料一夜备用。

(2)干土法(土不重复使用) 由于击实曲线一定要出现峰值点,由经验可知,最大干干密度的峰值往往都在塑限含水率附近,根据土的击实原理, 峰值点就是孔隙比最小的点,所以至少要准备5个试样, 分别加入不同水分,其中2个含水率高于塑限（按2%～3%含水率递增）, 2个含水率低于塑限（按2%～3%含水率递减）, 搅拌匀后闷料一夜备用。

(3)湿土法(土不重复使用) 湿土法主要适用于高含水率土,配制试样时可省略过筛步骤,用手拣除大于25 mm或38 mm的粗石子既可。保持天然含水率的第一个土样，可既用于击实实验。其余的试样分成小土块分别风干，含水率按2%～3%递减。

1.3 操作步骤

(1)分层击实将击实筒固定在刚性底板上，装好护筒，在击实筒内壁涂薄层凡士林油，取制备好的试样2～6 kg，分层倒入筒内，整平表面，分层进行击实。击实时，落锤应铅直自由落下，锤迹必须均匀分布于土面上，击实后试样略高于筒顶(不得大于6 mm)。

(2)称击实筒加土的质量用修土刀沿套环内壁削挖后，扭动，取下套环，齐筒顶削平土样，拆除底板，擦净筒外壁，称量，准确至1 g。

(3)测含水率用推土器推出筒内试样，在土样中心处取两个各约150～300 g的土样，平行测其含水率，平行误差应小于1％。

按上述1、2、3步骤，依次将不同含水率的几个试样进行分层击实和测定工作。

1.4 数据整理

(1)计算密度按下式分别计算击实后土的湿密度和干密度ρd，计算至0.01×103 kg／m3。

ρ＝m／V

ρd＝ρ／（1＋w）

式中：m 击实后湿土质量，kg；V 击实筒容积， m3；W 含水率，小数计。

(2) 绘制曲线以干密度ρd为纵坐标，以w为横坐标，绘制压实曲线。曲线上峰值点所对应的数值即分别为该土的最大干密度和最优含水率，如图1所示。如曲线不能给出峰值点，应进行补点试验。

2 最大干密度和最优含水率影响因素与结果分析

2.1 击实功能的影响

我们知道压实就是指土体在压实能量作用下，土颗粒克服粒间阻力，产生位移，土颗粒重新排列，使土中的孔隙减小，密实度增大。压实功能是指每单位体积所消耗的能量，压实功能愈大，得到的最优含水率愈小，相应的最大干密度愈高，可见压实功能是影响击实效果的一个重要因素，通过压实功能影响击实效果的主要表现有：

（1）土样的重复使用与否的影响土样的重复使用与否在原理上是有差异的，重复使用土样时，击实功能对土的影响较大，不重复使用土样时，土所受功能影响较小，两者的最优含水率和最大干密度略有不同［1］。表2、表3是对同一种土,分别采用土样不重复使用和土样重复使用的干土法所做的击实试验结果对比。

表2 土样不重复使用时的击实试验结果

最大干密度ρdmax=2.01×103 kg／m3最优含水率w op=8.1