王少鋒，張尚芳 ，宋芳芳

（1.山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250013；2.煙臺禹興水利質(zhì)量檢測中心，山東 煙臺 264001）

擊實(shí)試驗(yàn)是土工試驗(yàn)中的一個重要的試驗(yàn)項(xiàng)目，是水利工程中筑壩、防洪堤、公路路基和機(jī)場跑道等工程施工中不可缺少的土工試驗(yàn)項(xiàng)目。擊實(shí)試驗(yàn)的目的是在試驗(yàn)室內(nèi)采用標(biāo)準(zhǔn)的擊實(shí)方法，測定在某種壓實(shí)功能下土的含水率與密度的關(guān)系，從而確定土的最大干密度和最優(yōu)含水率，以求用最小的壓實(shí)功能得到符合工程設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)度，為工程設(shè)計(jì)和現(xiàn)場碾壓提供壓實(shí)性資料。因此，為了經(jīng)濟(jì)而有效地把填土壓實(shí)到設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)度，必需對填土的壓實(shí)性進(jìn)行試驗(yàn)，這是搞好填土工程的重要問題之一，所以筑壩、筑堤以及路基等工程施工前一定要把土場的土料送到試驗(yàn)室進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)。

1 擊實(shí)試驗(yàn)的原理及標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)

1.1 擊實(shí)試驗(yàn)的原理

用錘擊的方法使土中的空氣自孔隙逸出，土顆粒得到重新排列，隨著土的含水率的不同，土顆粒的排列也在變化，當(dāng)土顆粒的排列達(dá)到密度最大時的干密度與其相對應(yīng)的含水率就是擊實(shí)試驗(yàn)所得參數(shù)最大干密度和最優(yōu)含水率，這就是擊實(shí)試驗(yàn)的原理。由此可見，土的壓實(shí)度與含水率、壓實(shí)功能和壓實(shí)方法有著密切的關(guān)系，當(dāng)壓實(shí)功能和壓實(shí)方法不變時，土的干密度隨著含水率的增加而增加，至某一含水率時干密度達(dá)到最大值，如果再繼續(xù)增加含水率則干密度呈減小趨勢。標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)分為輕型擊實(shí)試驗(yàn)和重型擊實(shí)試驗(yàn)，由于其擊實(shí)功能的不同，所應(yīng)用的工程也不同。輕型擊實(shí)試驗(yàn)一般用于水利工程中的筑壩、筑堤及房屋的地基等，適用于粒徑小于5 mm的土樣；重型擊實(shí)試驗(yàn)則用于公路路基、機(jī)場跑道等工程，適用于粒徑小于20 mm的土樣，輕型擊實(shí)與重型擊實(shí)儀器設(shè)備的技術(shù)性能見表1。

表1 輕（重）擊實(shí)儀技術(shù)性能對比表

1.2 標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)

首先將委托土樣進(jìn)行風(fēng)干，然后對風(fēng)干土樣進(jìn)行碾散并過篩，把篩下土樣拌勻后測試土樣的風(fēng)干含水率，再根據(jù)土的塑限預(yù)估土的最優(yōu)含水率。按依此相差2%的含水率制備一組試樣（不少于5個），其中有2個試樣的含水率大于塑限，2個試樣的含水率小于塑限，1個試樣的含水率接近塑限。將制備好的試樣放入密閉的盛土器中靜止備用，一般高液限粘土靜止時間不少于24 h，低液限粘土靜止時間不低于12 h。如果土樣中粒徑大于5 mm的顆粒小于總土重的30%時，要對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正，得出校正后的最大干密度和最優(yōu)含水率。輕型擊實(shí)試驗(yàn)分3層，每層25擊進(jìn)行擊實(shí)；重型擊實(shí)試驗(yàn)分5層，每層56擊進(jìn)行擊實(shí)，然后繪制同一擊實(shí)功能下干密度與含水率的關(guān)系曲線，在這條曲線中干密度的峰值就是最大干密度，最大干密度所對應(yīng)的含水率就是最優(yōu)含水率。

2 試樣制備的改進(jìn)

擊實(shí)試驗(yàn)中用塑限預(yù)估最優(yōu)含水率的方法，會因試驗(yàn)人員的工作經(jīng)驗(yàn)與檢測水平的不同，使預(yù)估的最優(yōu)含水率的數(shù)值產(chǎn)生偏差，在試樣制備時容易出現(xiàn)試樣偏干或偏濕的情況，導(dǎo)致繪制的干密度與含水率關(guān)系曲線中沒有干密度的峰值而使整個試驗(yàn)前功盡棄。用塑限預(yù)估最優(yōu)含水率還需做界限含水率試驗(yàn)以求得塑限值，這樣不僅延長了試驗(yàn)周期也增加了試驗(yàn)成本。

根據(jù)幾十年的工作經(jīng)驗(yàn)，對擊實(shí)試驗(yàn)中的試樣制備方法進(jìn)行了改進(jìn)，以輕型擊實(shí)試驗(yàn)為例：首先將委托土樣進(jìn)行風(fēng)干，對風(fēng)干土樣進(jìn)行碾散后過5 mm的篩，把篩下土樣拌勻后稱取6份土樣，每份土樣重2 200 g，倒在1 m見方的塑料布上備用。預(yù)定一個含水率下的灑水量，例如預(yù)定含水率18%的灑水量是200 ml，先按2%含水率的遞增進(jìn)行試樣制備，那么含水率20%、22%、24%的灑水量就分別是240 ml、280 ml、320 ml，此時制備的土樣已經(jīng)比較濕了，再按2%含水率遞減進(jìn)行試樣制備，含水率16%、14%的灑水量分別是160 ml、120 ml，共制備了6個試樣（備6擊5）。將6個試樣按規(guī)定時間進(jìn)行飽和，飽和好的試樣在做擊實(shí)試驗(yàn)時，先把最干和最濕的2個試樣放在一邊備用，對其余4個試樣進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，假如含水率20%的試樣擊實(shí)后濕土質(zhì)量最重，那么此點(diǎn)的干密度是或接近最大干密度值，所對應(yīng)的含水率是或接近最優(yōu)含水率。根據(jù)《土工試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定要有2個含水率大于最優(yōu)含水率，2個含水率小于最優(yōu)含水率的試驗(yàn)方法，大于最優(yōu)含水率的2個點(diǎn)就是制備試樣22%和24%，小于最優(yōu)含水率的2個點(diǎn)是制備試樣18%和16%（14%的制備試樣可棄之不用）。假如含水率18%的試樣擊實(shí)后濕土質(zhì)量最重，那么大于含水率18%的2個點(diǎn)就是制備樣20%和22%（24%的制備試樣可棄之不用），小于含水率18%的兩個點(diǎn)就是制備試樣16%和14%，用這種方法做擊實(shí)試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果可以保證繪制出的干密度與含水率關(guān)系曲線中出現(xiàn)干密度的峰值及對應(yīng)的最優(yōu)含水率數(shù)值。

3 結(jié)語

通過對擊實(shí)試驗(yàn)試樣制備這一試驗(yàn)步驟的改進(jìn)，省略了含水率和界限含水率的試驗(yàn)過程，縮短了試驗(yàn)周期，節(jié)約了試驗(yàn)成本，此方法比用塑限預(yù)估最優(yōu)含水率的方法容易掌握，對擊實(shí)試驗(yàn)有較實(shí)用的價值。