质检 建材发展导向２０１４年６月 土工击实试验若干问题的探讨 王光震 （中交第三航务工程局有限公司厦门分公司福建省厦门市３６１００６） 摘要：本文简要的阐述了土的压实原理和击实试验在工程上的应用，就击实试验的试验方法、试验过程等问题进行 了探讨，对击实试验过程中容易被忽视而又影响较大的几个问题进行了分析，并结合笔者自身的工作经验对解决上述问 题提供了一些见解。 关键词：击实试验；最大干密度；最佳含水率 中图分类号：ＴＵ４１３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—１６７５（２０１４）１１－０２９６—０２ 落锤高度不同、单位体积击实功不同、试验层数和每层击数也不 土的人工压实作为一种古老而又经济的方法，其目的是为了 同，如表１。表１击实试验方法种类 改善土的工程性质、提高土体抗剪强度、降低土的压缩性及渗透 １概述 性，满足工程的要求。 土的压实程度与含水率、压实功和压实的方法有着密切的联 系。土是由固体、液体、气体构成的三相体系。液体和气体是游离 于土体颗粒之间的，当保持压实功和压实方法不变时，土体颗粒 间有一定润滑，土体最容易被压实，液体、气体所占的空间被挤 压变小，在一定含水率状态下，土的干密度会随着土体含水率的 增加而增大，但当土的干密度达到峰值后，含水率的增加反而使 得土的干密度减小。土的干密度达到峰值时称为最大干密度，其 相应的含水率成为最佳含水率。 击实试验是土工试验中最为常见的一种试验。击实试验就是 根据压实理论，利用标准化击实仪器设备在试验室内模拟现场 试验方法 轻型 类别 落锤质 落高 试简体 层数 每层 击实功 最大粒 量（ｋｐ （ｅｒａ） 积（ｃｍ 击数 （ｋＪ，ｍ ） 径（ｍｍ） Ｉ－１ Ｉ－２ ２．５ ２．５ ２．５ ２．５ ３０ ３０ ３０．５ ３Ｏ．５ ９９７ ２１７７ ９４７．４ ９４７．４ ３ ２７ ５９８．２ ３ ３ ３ ２０ ４０ ＜５ ＜５ ＪＴＧＥ４０—２ｏｏ７ ＧＢ几１５０１２３—１９９９ ＳＬ－２３７－１９９９ ５９ ５９８．２ ２５ ５９２．２ 轻型 轻型 ２５ ５９２．５ 重型 ＪＴＧＥ４０—２０ｏ７ ＧＢ，ｒ５０１２３—１９９９ Ｉ一１ Ｉ－２ ４．５ ４．５ ４．５ ４５ ４５ ４５．７ ９９７ ２１７７ ２１Ｏ３．９ ５ ２７ ２６８７．０ ２０ ３ ９８ ２６７７．２ ４０ 重型 ５ ３ ５６ ９４ ２６８４．９ ４０ ＳＬ—．２３７．．１９９９ 重型 ４．５ ４５．７ ２１０３．９ ５ ５６ ２６８４．９ ２０ ３试验过程 ３．１土样制备 土样制备分为干土法和湿土法。干土法是将土样风干碾碎过 筛，按四分法至少准备５个试样，测定土样的风干含水率，根据 预估最佳含水率，给每份土样加不同量的水（按２－３％含水率递 增），拌匀后闷料一夜备用；湿土法是将土样直接分份，去除粒径 ４０ｍｍ以上土团，测定天然含水率，预估最佳含水率，不同试样分 别风干或加水，拌匀后闷料一夜备用。 施工条件下获取土的最大干密度和最佳含水率的一种试验方 法。击实试验所得出的最大干密度和最佳含水率是指导工程上 地基土石方回填施工的重要控制指标，同时也是路基工程验收 的重要依据。然而在击实试验的实际操作过程中，经常出现因为 试验方法的不合理而导致的试验结果不正确的情况，笔者以自 身的工作体会，结合现行的各种土工试验规范，对击实试验的相 关问题进行初步的探讨。 通常的室内标准击实试验大部分都采用干土法。然而施工现 场正常的填筑程序相比，室内击实试验多了过筛这道程序，由于 ２．１击实标准的确定 实际施工中的土样很难粉碎到试验过筛的程度，因而干土法的 土的最大干密度和最佳含水率随着击实功和击实条件的改 试验结果往偏高。反观湿土法，现场取样后适当敲碎，拣去４０ｍｍ 变而改变，因此世界上各个国家都对击实试验制定了相应的试 以上土团后，分别晾晒至不同含水率再进行击实试验，这个试验 验标准规范。我国击实试验常用的标准规范有《公路土工试验规 过程与实际施工工程较为一致，击实试验的结果也较为客观。 程》（ＪＴＧＥ４０—２００７）、《土工试验方法标准》（ＧＢｆｆ５０１２３—１９９９）、 般情况下，击实试验的所用土样不是砂性土就是黏性土。 《土工试验规程》（ＳＬ２３７—１９９９）等。不同标准规范下的击实试验 由于砂性土较易粉碎，采用干土法和湿土法的试验结果差异不 方法基本上是相同的，但也存在着某些差异。例如《公路土工试 明显。因此砂性土一般推荐采用干土法。而对于黏性土来说，由 验规程》（ＪＴＧＥ４０—２００７）中规定重型击实试简体积是２１７７ｃｍ３，击 于土体不易被粉碎到完全过筛的程度，采用干土法和湿土法的 锤的落距是４５ｃｍ，重型击实的划分的层次和击数是３层９８击。 试验结果存在一定差异。因此一般建议分别进行干、湿土法标准 而《土工试验方法标准》（ＧＢｆｆ５０１２３—１９９９）中规定重型击实试筒 击实试验。以便找出与实际情况相符的最大干密度，保证施工质 体积是２１０３．９ｃｍ３，击锤的落距是４５．７ｃｍ，重型击实的划分的层 量的科学合理。然而有些试验人员由于湿土法耗时较长的原因， 次和击数是３层９４击或５层５６击。现在很多土工试验室都同 将原本应按湿土法进行的击实试验却按干土法去做了，这样一 时拥有国标击实试筒和公路击实试筒，某些新上岗的员工根本 来无形中提高了对土基压实标准的要求，从而延误了工程施工 分不清这些击实试筒有什么区别。这样就容易导致击实试验数 进度。 据错误的产生，从而给工程上的施工控制带来不利的影响。 ２试验方法 一２．２试验方法的选择 击实试验分为轻型击实试验和重型击实试验，二者的区别有 ３．２击实试验步骤 如下： 根据工程的要求，选择轻型或重型试验方法。击实试验步骤 土颗粒粒径不同、试筒尺寸不同、试筒体积不同、落锤质量不同、 ・２９６・ 建材发展导向２０１４年６月 质检 表４某土样重复使用与不重复使用对比试验数据 用土情况 最大干密度（ｇ『ｃｍ３） 最佳含水率（％） （１）将击实筒放在坚硬的地面上，在筒壁上抹上一薄层凡士 林，并在筒底放置蜡纸或塑料薄膜。将制备好的土样分３～５次倒 重复使用 １．８５ １３．Ｏ 入筒内，按规定的击数进行击实。第一层击实完后，应将试验层 不重复使用 １．７８～１．８１ １２．５～１３．５ 面“拉毛”，再重复上述方法进行其余各层土的击实。小试筒击实 后，试样不应高出筒顶面５ｒａｍ，大试筒击实后，试样不应高出筒 密度就越大。因此在击实试验中不宜使用重复土。顶面６ｒａｍ。 ４．３试验方法选择问题 土在相同的含水率下分别进行轻型击实试验与重型击实试 （２）击实完毕后取下套筒，用修土刀将高出试筒的土样去除 并刮平。称量试筒和土的总质量。再用推土器推出筒内试样，在 验，所得到最大干密度和最佳含水率也有差异的。轻型击实单位 试样中心处取有代表性试样测其含水率。 体积击实功小，重型击实大，约为轻型的４．５倍，因此在相同的含 水率下，由于重型的单位体积击实功更大，对土体结构破坏力更 ３．３试验结果整理 击实试验所得出的数据是不同干密度下对应的不同含水率， 强，土体被压得更密实，湿密度越大，相应干密度也更大。由于曲 以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，绘制干密度与含水率的关 线上五个试验点存在同样的原因，所以重型击实试验得出的最 系曲线，曲线上峰值点的纵、横坐标分别为最大干密度和最佳含 大干密度比轻型击实试验来得大。因此，检测单位接受委托时，应根据设计的要求和现场土样 水率。以图１为例，该击实试验的最大干密度为１．８７ｇ／ｅｍｓ，最佳 含水率为１２．６％，如表２。 的实际情况来确定采用适宜的击实方法，避免结果产生误差。 ５结束语 击实试验是土工检测中最为常见的一个试验，准确确定土的 最大干密度和最佳含水率在实际工程中特别是对现场压实质量 控制和压实功的确定是非常重要的。试验过程中，任何操作上的 疏失都会给试验的结果带来误差。只有通过透彻的解读规范，严 格的按照标准规范操作，排除试验过程中的偶然因素和不确定 因素，并结合实践和经验，才能确保击实试验的准确性，对现场 压实质量控制才有指导作用。 图１含水率与千密度关系曲线 表２某土样击实试验数据表 参考文献 １４．２ １．８４ １６．１ １．８Ｏ 最佳含水率（％）Ｉ ９．４ ｆ １０．９ ｉ １２．６ 最大干密度（ｇ，ｃ ）１ １．７９ ｌ １．８３ ｌ １．８’ ［１］《公路土工试验规程》（ＪＴＧＥ４０—２００７）［Ｓ］．北京：人民交通出版社，２００７． 【２］《土工试验方法标准》（ＧＢ／Ｔ５０１２３—１９９９）［ｓ］．北京：中国计划出版社， １９９９． ４影响击实试验的若干因素 ４．１击实后的土样余土高度问题 ［３］《土工试验规程》（ＳＬ２３７—１９９９）［Ｓ］．北京：中国水利水电出版社，１９９９． 试样击实后总有部分土超过筒顶高，这部分土称为余土高 收稿日期：２０１４—３—２７ 度。标准击实试验所得的击实曲线是指余土高度为零时，单位体 作者简介：王光震，工程师，２００８年毕业于四ＪＩｌ大学，工程管理专 积击实功下土的干密度和含水率的关系曲线。当余土高度不同 业，主要从事试验检测管理工作，任工地试验室主任。 时，击实试验所得到的最大干密度也会发生明显变化，如表３。 表３某土样不同余土高度下击实试验比对数据 Ｗ＝ｌＯ．１％ Ｗ＝１２．３％ Ｗ＝１４．２％ 余土高 余土高 余土高 （ｕｒｔｎ） 干密度（ ｃｍ］） （ｒａｍ） 干密度（ｇｃｍ￣ （ｍｍ） 干密度（ ｃ ） ４．０ ６．０ １．８０ １．７９ ３．５ ５．５ １．８５ １ ８３ ３．０ ６．０ １．８２ １．８１ ９．０ １．７４ ｌＯ．Ｏ Ｉ．７９ ９．５ １．７６ 由表３可以看出，余土高度超过６ｒａｍ时，试样的干密度明显 变小。因此在实际试验过程中，应该严格按照规范中规定的余土 高度来进行试验。根据笔者工作经验，若分三层击实时，第一层 土样应加至击实筒中部；第二层加至与击实筒上平顶；第三层加 至与护筒项平齐，这样击实出来的结果通常情况能满足规范余 土高度的要求。 ４．２土样重复使用问题 在试验过程中，由于土样制各不够，有些检测人员便将击实 过的土样拿来重复进行试验，其实这是不可取的。通过资料显 示，重复使用土对最大干密度和最佳含水率都有影响，其原因是 土中的部分颗粒由于反复受到冲击而使得颗粒破碎，改变了土 样的颗粒级配。同时要将击实后的土要恢复到试验前的松散状 态难度较大，如表４。 由表４可以得知，重复使用土对最大干密度影响较大，而对 最佳含水率的影响相对较小。有研究显示，击实功越大，最大于 ．２９７・