自由排水粗粒土最大干密度试验方法

杨三兴

（新疆交通建设（集团）有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830000）

0 引言

《公路土工试验规程》（JTG E40—2007）规定，表面振动压实仪法是测定粗粒土和巨粒土最大干密度的试验方法。它适用于测定无黏性自由排水粗粒土和巨粒土的最大干密度。高等级公路路床均要求用砾类土填筑，特别是在新疆等戈壁广布的地区，砾类土是主要的路基填筑材料。因此，表面振动压实仪法试验得到广泛应用。

表面振动压实仪法又分为干土法和湿土法。规范没有规定两种方法的适用范围，表明都可采用。两种方法测得结果是否一致是需要验证的一个问题。本文基于对喀什至叶城公路第一合同段K3025右侧料场砾类土的最大干密度的大量试验研究，提出了干土法难以得出土的最大干密度，不具实用性，而湿土法不仅能得出土的最大干密度，还能得出土的最佳含水量，具有实用性的观点。

1 试验

2010年对K3025右侧路基料场土样试验的结果为：该土样属级配不良砾“GP”，天然含水量为1.6%，液限为20.0%，塑限为16.5%，塑性指数为3.5，其中大于40mm颗粒毛体积密度为2.663g/cm3。

1.1 颗粒分析

颗粒分析试验结果表明该土样为级配不良砾，属于自由排水粗粒土，结果见表1。

表1 颗粒分析试验结果

1.2 击实试验

该土样大于40mm颗粒含量不大于30%，可以采用重型击实法进行试验。先将土样中大于40mm颗粒筛除，进行击实试验，测得最大干密度为2.34g/cm3，最佳含水量为4.9%。再按公式校正得到土样的最大干密度为2.379g/cm3，最佳含水量为5.0%。

1.3 表面振动压实仪法试验

该土样属自由排水粗粒土，规程规定应采用表面振动压实法测定其最大干密度。采用干土法进行多次试验，测得其最大干密度为2.239g/cm3，结果见表2。

表2 干土法试验结果

采用湿土法进行多次试验，测得最大干密度为2.396g/cm3，最佳含水量4.8%，试验结果见表3。

表3 湿土法试验结果

2 试验分析

从该土的颗粒组成来看，击实法和表面振动压实仪法都具有可用性。击实法所得最大干密度为2.379g/cm3，表面振动压实仪法之干土法测得最大干密度为2.239g/cm3，表面振动压实仪法之湿土法测得最大干密度为2.396g/cm3。可见，干土法测得的最大干密度远远小于其他两种方法，仅为湿土法的93.4%。而湿土法测得的干密度最大，且与击实试验结果基本一致（或稍大），所得含水量也与击实试验得出的最佳含水量基本一致。试验结果表明采用干土法难以得出土的最大干密度。

从土的压实原理可知，产生上述结果是必然的。土的压实原理表明，影响土的压实的因素主要有：压实功，含水量，压实机械的特征，土的颗粒组成等。同一种土，在其他因素相同的情况下，处于最佳含水量时压实效果最好，土中含适量的水有利于土颗粒在压实功能的作用下，克服摩擦阻力和黏滞力而发生相对位移使土体密实。表面振动压实仪法之干土法，由于土处于干燥状态，不含水分，在同样压实功效之下，其压实效果必然不如湿土法，所以难以得出土的最大干密度。

3 试验验证

对喀什机场附近料场砾类土进行同种试验，击实法测得的最大干密度为2.35g/cm3，表面振动压实仪法之干土法测得的最大干密度为2.232g/cm3，表面振动压实仪法之湿土法测得的最大干密度为2.387g/cm3。对喀什公墓料场砾类土进行试验，击实法测得的最大干密度为2.33g/cm3，表面振动压实仪法之干土法测得的最大干密度为2.229g/cm3，表面振动压实仪法之湿土法测得的最大干密度为2.392g/cm3。

4 结语

对自由排水粗粒土采用表面振动压实仪法能够测得其最大干密度；表面振动压实仪法之干土法难以测得其最大干密度，不具有适用性；湿土法能够准确得出其最大干密度，并且能够测得与击实法相近的最佳含水量，从而较好地指导土方路基施工。如果参照击实法配制不同含水量的土样进行试验，便可得出压实曲线，求得最佳含水量。这在工程实践中具有较强的实用价值。

[1]JTG E40—2007，公路土工试验规程[S]．