土工击实试验中预估最优含水率的方法
黄雄;林荃;陈静
【摘 要】通过对以往所做的土工击实试验数据进行分析与统计,得到不同试验条件下的预估最优含水率的定量计算方法,为今后的工作提供指导.%According to the analysis and statistics of the data of geoteehnieal compaction test, we obtained the quantitative calculation method of predicting the optimum water content under different test conditions, which can provide a guidance for future work.
【期刊名称】经期头疼是什么原因怎么办《水运工程》
【年(卷),期】猪血糕2009(000)007
【总页数】4pm4页(P157-160)
【关键词】击实试验;最优含水率;土工试验
【作 者】黄雄;林荃;陈静
【作者单位】中交第四航务工程勘察设计院有限公司岩土测试中心,广东,广州,510230;中交第四航务工程勘察设计院有限公司岩土测试中心,广东,广州,510230;中交第四航务工程勘察设计院有限公司岩土测试中心,广东,广州,510230
【正文语种】中 文
草桥小学【中图分类】TU411.91
在土木工程所涉及到的道路、堤坝、机场等填筑或加固及建筑基础回填等工程建设中，需要对天然地基或人工填料进行夯实与压密。通过室内土工击实试验，可得到填料含水率与干密度之间的关系曲线，从而得到最优含水率及相应的最大干密度，为工程设计或现场施工时配置含水率提供可供参考的数据。而在室内土工击实试验过程中，含水率的准确配置关系到试验的一次性到位，也是整个试验中最难把握的部分，这就要求我们在试验开始时准确地预估土样的最优含水率。准确地预估最优含水率可以大大缩短试验周期，提高生产效率。
目前国内外岩土界对击实试验的研究，重点在于对土性—最优含水率—最大干密度的关系
的分析，期望通过对其关系的量化确定，直接由土体物性指标得到现场压实中的最优含水率和最大干容重。对室内土工击实试验研究相对较少，对室内土工击实试验中预估最优含水率方法的研究则更少。
目前国内文献与期刊形成的室内土工击实试验中预估最优含水率方法主要有：
国标规定[1]，根据土的塑限预估最优含水率。
陈仲颐[2]等指出，土的最优含水率的大小随土的性质而异，试验表明最优含水率约在土的塑限附近。
高大钊[3]等指出，可取wop=wP或wop=wP+2。
刘卫中等[4]通过对轻型击实试验结果的整理和总结得到，当wP＜21.0%时，采用wop=wP预估最优含水率；当21.0%＜wP＜31.0%时，采用wop=wP-5%预估最优含水率；当wP＞31.0%时，采用wop=wP-10%预估最优含水率。
Li[5]提出土的全压实特性方程[5]，由wL，D50，D60，D30，IP，ω，Gs等7个指标以及如下6个公式得到w与ρd的对应关系方程式：
目前对此问题的研究存在如下3点不足：
酒宴1）文献缺少对试验制样、试验标准、仪器设备规格的交代，而不同试验条件得到的最优含水率具有较大的差别。这种情况必然会导致数据的离散性，从而看不出最优含水率与土的物性之间的对应关系。
目前，击实试验制样的方法有烘干法、风干法、湿法3种，常采用的3种土工试验标准GB/ T50123—1999《土工试验方法标准》[1]、JTG E40—2007《公路土工试验规程》[6]及DL/T5355—2006《水电水利工程土工试验规程》[7]中均没有对制样方法进行明确限定。
室内土工击实试验分为轻型和重型两大类，土的最大粒径要求、分层与击数、仪器设备的规格与尺寸随着试验方法与标准的不同而不同，并较大地影响着试验的结果。
2）据以往经验，细粒土 (d＜0.5 mm)的塑限不一定在最优含水率附近，有时两者相隔甚远。
国标条文说明中指出：“最大干密度的峰值往往都在塑限含水率附近”，但实际情况并非如此[4,8-11]。
按国标规定：“当关系曲线不能绘出峰值点时，应进行补点”。而实际上，补点工作将受到3个因素的制约：①若预估偏差较大，将导致补点较多仍不能得到峰值点；②补点将大大延长试验的周期；③土样经击实后不宜重复使用，补点导致土样不够。
3）实践证明，采用塑限对粗粒土（d＞0.5 mm）预估其最优含水率尤其不合适。
实际上，土的塑限是属于黏性土范畴内的性质，而对于填筑工程而言，往往采用均匀含砂、砾、粉粒、黏粒等各粒径组的级配良好的土，以求得较好的密实效果。
在土工试验过程中，对含砂、砾较多的土往往采用过0.5 mm筛后再进行塑液限测定。如此得到的塑限用以预估最优含水率将使得配置的含水率大大偏离真实的最优含水率。
理论与经验都说明，黏性土中加入砂砾后，其塑限将随着砂砾含量增加而相应地减小。故对含砂砾的土进行含水率预估时，采用过筛后所得的塑限应适当减小。关于液塑限和黏土含量的理论上的相互关系可参见 Seed,Woodward和Lundgren（1964）部分论文所述。
通过对以上的分析可以看出：目前的预估最优含水率的方法具有不可操作性，对其作出进一步的研究具有较大的理论和实践意义。
以下所述内容与引用数据均限定于标准重型击实试验，塑液限由锥重76 g联合测定仪锥沉量10 mm时测定。
2.1 细粒土（d＜0.5 mm）最优含水率的预估方法
采用塑限预估最优含水率显得粗略，因为塑限相同液限不同的细粒土的性质具有明显的差别，对细粒土而言，塑性指数（等于液限减去塑限）更能全面地反映土的性质。故本论文对细粒土最优含水率的预估除了保留传统的塑限指标外，还引进了液限这一指标，即论文认为细粒土的最优含水率可以由土的塑限和液限共同得到，而不是以往的单由塑限决定。
采用Mathlab软件，通过对以往所做及收集得到的击实试验数据（表1）进行回归分析，得到如下的细粒土最优含水率的预估公式：
式中：wop为最优含水率；wp为塑限含水率；Ip为塑性指数。
通过对目前国内部分期刊或文献上业已公开发表击实试验的数据的验算，可得到表2所示结果。
由表2可以看出，采用公式（7）计算得到的最优含水率和实际的最优含水率误差不大，基本上保证在2%以内，即采用该公式的计算结果进行细粒土的最优含水率配置，无需补点便可得到ρd-w曲线的峰值。
2.2 粗粒土（d＞0.5 mm）最优含水率的预估方法
粗粒土的最优含水率显然不能套用细粒土的公式，其值受到超过0.5 mm粒径的粗颗粒的百分含量（m0.5）的影响。我们可以先假设粗粒土的最优含水率公式为w′op=wop(1-xm0.5)，x为待定值，然后通过一些试验数据的反分析，得到x值约为0.5，即粗粒土最优含水率的预估公式为：
式中：w′op为粗粒土最优含水率；m0.5为粒径超过0.5 mm的粗颗粒的百分含量。
2.3 不同试验条件下最优含水率的预估方法
烟有保质期吗目前我国各行业的土工击实试验标准和条件不尽相同，本论文讨论的影响最优含水率值的不同试验条件主要包括：轻型或重型试验方法；不同制样方法；不重复或重复使用土样、余土高度。
1）轻型或重型击实试验。
击实试验分为轻型或重型击实试验两类，其本质的区别在于击实功的不同，不同的击实功会得到不同的最大干密度和最优含水率。也就是说，由标准击实试验得到的最大干密度是相对于某个标准击实功条件下的最大干密度，并不是理论上的绝对最大干密度。
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一般认为，随着击实功的增加，最大干密度相应地增加，而最优含水率相应地减小，即轻型击实试验最优含水率较高，而重型击实试验最优含水率较低，两者数值相差约为2%，即：
2）不同的制样方法。
土样的制备方法包括烘干、风干或湿法3种。制样方法不同，其最优含水率也会有所差别。有资料显示[12-13]：干法得到的最优含水率比湿法要小，其中烘干土的最优含水率最小[12，14]。此现象以黏性土较为明显，粉质黏土次之，其原因是烘干影响了土样中胶粒的性质。故黏性土一般不宜采用烘干法，而应采用风干法或湿法来制备土样。
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