《巖土工程分析評價》課件-10.土的擊實(shí)試驗(yàn)

土的擊實(shí)試驗(yàn)巖土工程分析評價擊實(shí)試驗(yàn)擊實(shí)試驗(yàn)是利用標(biāo)準(zhǔn)化的錘擊試驗(yàn)裝置獲得土的含水率與密度之間的關(guān)系曲線，從而確定土的最大干密度和最優(yōu)含水率的一種試驗(yàn)方法。概述擊實(shí)試驗(yàn)的目的就是模擬施工現(xiàn)場的壓實(shí)條件，測定試驗(yàn)土在一定擊實(shí)次數(shù)下的最大干密度和相應(yīng)的最優(yōu)含水率，為在一定的施工條件下控制填土達(dá)到設(shè)計所要求壓密度提高壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。在施工中，經(jīng)常需要測量土的壓實(shí)度，用以控制現(xiàn)場施工質(zhì)量，所以擊實(shí)試驗(yàn)是施工現(xiàn)場重要的試驗(yàn)項(xiàng)目。試驗(yàn)?zāi)康暮头椒〝_動土試樣制備試驗(yàn)適用范圍本試驗(yàn)適用于粒徑應(yīng)小于20mm的土樣。（1）在擊實(shí)完成后，超出擊實(shí)筒頂?shù)脑嚇痈叨葢?yīng)小于6mm。（2）本試驗(yàn)一般不重復(fù)使用土樣。（3）兩次平行試驗(yàn)最大干密度的差值應(yīng)不超過0.05g/cm3。試驗(yàn)要求（1）土樣制備方法不同，所得擊實(shí)試驗(yàn)成果也不同。最大干密度以烘干土最大，風(fēng)干土次之，天然土最小。這種現(xiàn)象在黏土中表現(xiàn)最明顯，黏粒含量越大，烘干對黏土中膠質(zhì)性質(zhì)影響越大，最大干密度影響也越大，故黏土一般不宜用烘干土備樣。擊實(shí)試驗(yàn)中采用天然土或風(fēng)干土試樣更合理。（2）所謂擊實(shí)關(guān)系曲線是指在某一個標(biāo)準(zhǔn)的單位擊實(shí)功能（能量）下，土的干密度與含水率的關(guān)系曲線。如果余土高度等于零（理想狀況），擊實(shí)曲線就是一條標(biāo)準(zhǔn)功能的等功能曲線。否則，就不是一條等功能曲線。為了保證試驗(yàn)準(zhǔn)確度，余土高度不得超過6mm，否則試驗(yàn)無效。（3）試樣制備中，灑水后的土樣，須經(jīng)過充分的浸潤后再進(jìn)行試驗(yàn)，使水分均勻分布土中。注意事項(xiàng)（4）擊實(shí)一層后，應(yīng)用刮土刀把護(hù)筒內(nèi)土樣表面刨毛，使層與層之間壓密。（5）擊實(shí)完成后，應(yīng)先用修土刀沿護(hù)筒內(nèi)壁削挖后扭動護(hù)筒，否則有可能發(fā)生擊實(shí)土柱被剪斷的現(xiàn)象。（6）重復(fù)用土對最大干密度影響較大，其原因在于土中的部分顆粒，由于反復(fù)擊實(shí)而破碎，改變了土的級配，同時試樣被擊實(shí)后要恢復(fù)到原來松散狀態(tài)比較困難。因此，一般不重復(fù)使用土樣。注意事項(xiàng)（1）什么是最優(yōu)含水率和最大干密度？測定最優(yōu)含水率的意義是什么？（2）請解釋為什么繪制擊實(shí)曲線時需附帶繪制飽和曲線。（3）請解釋影響?zhàn)ば酝磷顑?yōu)含水率的因素有哪些。（4）為什么擊實(shí)時擊實(shí)筒內(nèi)壁和底板涂一層薄層潤滑油？若未涂，對試驗(yàn)結(jié)果有何影響？探索和思考1.試驗(yàn)原理土在一定的壓實(shí)效應(yīng)下，如果含水率不同，則所得的密度也不相同。含水率較小時，土粒由薄膜水包圍，有較大的剪切阻力，擊實(shí)時干密度低：當(dāng)含水率增加，薄膜變厚，剪切阻力變小，干密度可達(dá)到最大；增加到某一含水率，增加的自由水和封閉的氣體充滿土孔隙，因而干密度反隨含水率增大而減小。2.儀器設(shè)備1.擊實(shí)儀：應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《土工試驗(yàn)儀器擊實(shí)儀》（GB/T22541）的規(guī)定。由擊實(shí)筒（圖1.12-1）、擊錘和護(hù)筒（圖1.12-2）組成，其尺寸應(yīng)符合規(guī)定。2.擊實(shí)儀（圖1.12-3）：擊實(shí)儀的擊錘應(yīng)配導(dǎo)筒，擊錘與導(dǎo)筒間應(yīng)有足夠的間隙使錘能自由下落。電動操作的擊錘必須有控制落距的跟蹤裝置和錘擊點(diǎn)按一定角度均勻分布的裝置。3.天平：稱量200g，分度值0.01g。4.臺秤：稱量10kg，分度值1g。5.標(biāo)準(zhǔn)篩：孔徑為20mm、5mm。6.試樣推出器：宜用螺旋式千斤頂或液壓式千斤頂，如無此類裝置，也可用刮刀和修土刀從擊實(shí)筒中取出試樣。7.其他：烘箱、噴水設(shè)備、碾土設(shè)備、盛土器、修土刀和保濕設(shè)備。3.操作步驟試樣制備可分為干法制備和濕法制備兩種方法。1.干法制備應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：（1）取代表性試樣并碾散用四點(diǎn)分法取一定量的代表性風(fēng)干試樣，其中小筒所需土樣約為20kg，大筒所需土樣約為50kg，放在橡皮板上用木碾碾散，也可用碾土器碾散。（2）過篩并制備不同含水率試樣輕型按要求過5mm或20mm篩，重型過20mm篩，將篩下土樣拌勻，并測定土樣的風(fēng)干含水率；根據(jù)土的塑限預(yù)估的最優(yōu)含水率，按擾動土試樣預(yù)備步驟制備不少于5個不同含水率的一組試樣，相鄰2個試樣含水率的差值宜為2%。（3）灑水拌勻并靜置將一定量土樣平鋪于不吸水的盛土盤內(nèi)，其中小型擊實(shí)筒所需擊實(shí)土樣約為2.5kg，大型擊實(shí)筒所取土樣約為5.0kg，按預(yù)定含水率用噴水設(shè)備往土樣上均勻噴灑所需加水量，拌勻并裝入塑料袋內(nèi)或密封于盛土器內(nèi)靜置備用。靜置時間分別為：高液限黏土不得少于24h，低液限黏土可酌情縮短，但不應(yīng)少于12h。3.操作步驟2.濕法制備應(yīng)取天然含水率的代表性土樣，其中小型擊實(shí)筒所需土樣約為20kg，大型擊實(shí)筒所需土樣約為50kg。碾散，按要求過篩，將篩下土樣拌勻，并測定試樣的含水率。分別風(fēng)干或加水到所要求的含水率，應(yīng)使制備好的試樣水分均勻分布。試樣擊實(shí)應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：（1）儀器準(zhǔn)備將擊實(shí)儀平穩(wěn)置于剛性基礎(chǔ)上，擊實(shí)筒內(nèi)壁和底板涂一層薄層潤滑油，連接好擊實(shí)筒與底板，安裝好護(hù)筒。檢查儀器各部件及配套設(shè)備的性能是否正常，并做好記錄。（2）擊實(shí)從制備好的一份試樣中稱取一定量土料，分3層或5層倒擊實(shí)筒內(nèi)并將土面整平，分層擊實(shí)。手工擊實(shí)時，應(yīng)保證使擊錘自由鉛直下落，錘擊點(diǎn)必須均勻分布于土面上；機(jī)械擊實(shí)時，可將定數(shù)器撥到所需的擊數(shù)處，擊數(shù)可按表1.12-1確定，按動電鈕進(jìn)行擊實(shí)。擊實(shí)后的每層試樣高度應(yīng)大致相等，兩層交接面的土面應(yīng)刨毛。擊實(shí)完成后，超出擊實(shí)筒頂?shù)脑嚇痈叨葢?yīng)小于6mm。3.操作步驟表1.12-1擊實(shí)儀主要技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)方法錘底直徑/mm錘質(zhì)量kg落高/mm層數(shù)每層擊數(shù)擊實(shí)筒護(hù)筒高度/mm備注內(nèi)徑/mm筒高/mm容積/cm3輕型512.5305325102116947.4≥50

3361521162103.9≥50

重型4.5457342102116947.4≥50

3941521162103.9≥50

5563.操作步驟（3）修平并稱量用修土刀沿護(hù)筒內(nèi)壁削挖后，扭動并取下護(hù)筒，測出超高，取多個測值平均，準(zhǔn)確至0.1mm。沿?fù)魧?shí)筒頂細(xì)心修平試樣，拆除底板。試樣底面超出筒外時，修平。擦凈筒外壁，稱量，準(zhǔn)確至1g。（4）測含水率用推土器從擊實(shí)筒內(nèi)推出試樣，從試樣中心處取2個一定量的土料，含細(xì)粒土15~30g，含粗粒土50~100g。平行測定土的含水率，稱量準(zhǔn)確至0.01g，兩個含水率的最大允許差值應(yīng)為1%。（5）其他含水率的試樣試驗(yàn)按（1）~（4）的規(guī)定對其他含水率的試樣進(jìn)行擊實(shí)。一般不復(fù)使用土樣。4.試驗(yàn)成果整理1.擊實(shí)后各試樣的含水率應(yīng)按下式計算： （1.12-1）2.擊實(shí)后各試樣的干密度應(yīng)按下式計算，計算至0.01g/cm3： （1.12-2）3.土的飽和含水率應(yīng)按下式計算： （1.12-3）式中:—飽和含水率，%；ωsat—水的密度，g/cm3。ρω—水的密度，g/cm3。4.試驗(yàn)成果整理4.繪制干密度與含水率的關(guān)系曲線以干密度為縱坐標(biāo)，含水率為橫坐標(biāo)，繪制干密度與含水率的關(guān)系曲線。曲線上峰值點(diǎn)的縱、橫坐標(biāo)分別代表土的最大干密度和最優(yōu)含水率。曲線不能給出峰值點(diǎn)時，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)試驗(yàn)。