轻型击实试验指导水利工程细粒土碾压的适用性

袁文华

（湖南华意项目管理有限公司，湖南衡阳 421001）

0 引言

在水利工程施工工作开展的过程中，需要充分考虑到土壤条件可能产生的影响。针对粘性图进行碾压时会较多的运用到大型的碾压器设备，这类碾压器设备产生的碾压重量较大，我们需要科学合理的开展轻型击实试验，为水利工程细粒土碾压适用性的提升提供有效的参考依据。

1 案例工程情况介绍

在本次研究中，我们选取的案例工程来自于某地区一座规模较大的防洪控制工程，该水库的总体容量超过了12 亿m3，在正常情况下，水库的蓄水位高度达到了88m，死水位的高度控制在84m，洪水位则设置在95m，处在汛期的水位应当控制在86m。该水利工程中所构建的大巴属于混合坝，在设置一段普通土坝的基础之上，还增设了一段稳定性较强的混凝土坝，大坝的总体长度为3.98km，土坝的长度约为3.42km，混合土坝的长度约为0.56km。土坝采取的是粘土心墙砂壳形式，宽度约为4.2m，边坡比为2:1，大坝的上游采取的是混凝土连锁块护砌的形式，大坝的下游采取的则是混凝土预制块护砌。为了充分保障整体结构的安全性和稳定性，对大坝粘土心墙的压实度提出了较高的要求，其质量应当控制在99%之上。

2 粘土心墙碾压施工过程中存在的压实度问题

在案例工程中，针对土坝段粘土心墙的填筑施工，我们运用到的主要原料为粉质粘土。勘测工作开展的过程中提取土样，用于开展轻型击试验，将最大的干密度控制在1.65g/cm3以上，含水率则需要控制在16%～20%这一范围内。在试验前的复核阶段，我们获取到了与该工程相关的数据信息，最大的干密度约为1.70g/cm3，最大的含水率为18.3%，均在标准范围内。

之所以要开展碾压实验，一个最主要的目的就是为了获取有关于土层厚度、压实方法以及碾压频率等相关的参数信息，同时对于压实机所具备的性能进行检测。在施工范围内，选择了多个试验区域，这几个试验区域的含水率各不相同，分别为16.4%、18.3%以及21.5%，试验区域的铺土厚度分别为30cm、35cm 以及40cm，碾压的次数分别为4 次、6 次以及8 次，为了充分保障获取到的数据信息的真实性和可靠性，我们将不同的土层厚度、压实方法以及碾压频率进行了随机搭配，共计产生了27 个试验小组，在每个试验小组中提取五份样品，共计获取到135 分样品。以不同铺土厚度为主要的参考依据，调节试验区的含水率，反复进行碾压，得出有效的试验数据。①当铺土厚度为30cm 时，碾压4 次，无论含水率高低，试验区的干密度不会发生变化；辗压6次。无论含水率的高低，试验区的干密度不会发生变化；碾压8次，无论含水率的高低，试验区的干密度不会发生变化。但总体来说，碾压4 次时的合格率较低，而碾压6 次和碾压8 次时合格率能够达到百分之百；②当铺土的厚度为35cm 时，当含水率为16.4%时，碾压4 次的干密度为1.65，碾压6 次的干密度为1.70，碾压8 次的干密度为1.71；当含水率为18.3%时，碾压4 次的干密度为1.68，碾压6 次的干密度为1.71，碾压8 次的干密度为1.72；当含水率为21.5%时，碾压四次的干密度为1.63，碾压6 次的干密度为1.70，碾压8 次的干密度为1.70；③当铺土的厚度为40cm 时，当含水率为16.4%时，碾压4 次的干密度为1.63，碾压6 次的干密度为1.69，碾压8 次的干密度为1.70；当含水率为18.3%时，碾压4 次的干密度为1.66，碾压6 次的干密度为1.69，碾压8 次的干密度为1.71；当含水率为21.5%时，碾压四次的干密度为1.64，碾压6 次的干密度为1.68，碾压8 次的干密度为1.70。

在施工过程中，我们所获取的压实度超百组数共计135 组，占检测总数的7.6%。在此基础之上，提出以下几点问题，在开展粘土心墙细粒土碾压施工工作的过程中，导致超百问题出现的原因是什么？轻型击实试验是否应当被适用于水利工程细粒土现场碾压工作开展的过程中？

3 细粒土击实试验

采用击实试验的方式研究细粒土的压实性能，我们将研究的目标确定为明确细粒土的含水率、了解细粒土的击实功、掌握干密度，同时明确这三者之间存在的内在联系。

3.1 含水率计算

通过实验我们可以发现，细粒土的含水率情况会在很大程度上受到吸力土自身的性质的影响。当处在最优含水率时，土壤中的水分相对较为适宜，细粒土之间产生的阻力较弱，进行击实处理也更加便捷，土壤中的颗粒能够紧密连结，最终达到最大的干密度。如果细粒土中的含水量远超于最优的含水率，细粒土内部会形成水膜，新历土之间产生的阻力会逐步减小，土颗粒之间潜藏的水分难以被及时排除，土壤中的孔隙较大，在进行碾压时需要严格控制孔隙之间的压力，才能产生更为突出的击实性能。土层中的含水率较高必将影响最终的压实干密度，细粒土较为分散，可塑性能较为突出，更容易出现变形。反之，如果含水率明显低于最优含水率，那么在细粒土层中间所形成的水膜则较薄，细粒土之间产生的阻力较大，此时土壤的凝聚性能较差，细粒土的可塑性较小，强度较为突出，在潮湿的环境下极易出现沉降问题，容易导致大坝出现裂缝或坍塌。

总体来说，在现代水利工程施工开展的过程中，通过压实细粒土有助于强化土壤结构，而击实试验的开展则有助于核算出更加可靠的含水率。

3.2 合理功选择

在默认为细粒土的含水率不变的情况下，采取较小的击实功逐步进行击实，击实功增大也会导致土的干密度的增大，但这一上升趋势达到特定阶段时，即便我们仍旧保持着持续增大击实功的方式，土的干密度条件也不会发生大规模的变化，此时，我们便可以将这一特定阶段视为临界点。用处在临界点时的击实功的大小进行击实处理能够取得较为突出的效果。如果选择运用超过临界点的击实功施加荷载力，则无法达到这一效果。适宜的击实功能够发挥指导现代水利工程细粒土碾压工作开展的作用。

3.3 碾压试验

在进行碾压试验时，我们往往会运用到振动凸块碾，在设置好相应的压实参数之后，在合理功的作用下，产生适当的压实参数，能够达到完成碾压试验的目的，取得较为突出的压实成果。在现场碾压试验工作开展的过程中，我们需要充分考虑到不同类型的压实器具的适应性，调整摊铺厚度和碾压的频率，实现对于细粒土合理功的调整。除此之外，我们还需要重点关注一下几方面的问题。首先是压实器具的选择，许多研究人员在选择碾压器具的过程中往往存在一定的误区，那就是重型的碾压器具能够达到重型击实的效果，但事实上，过重的碾压器具反而会破坏土体，影响后续的试验。另外，在控制碾压频率的过程中，碾压的次数不可过少，以便避免漏碾现象的出现。其次，在正品的调整方面，应当充分结合共振物理原理，有针对性的改变激振的频率，以便取得更加优质的压实效果。最后，在政府的控制方面，如果试验区域的黏土层相对较薄，则应当适当的压低振幅。除此之外，针对粘性土的碾压速率应当控制在一定范围内，避免削弱能够产生的碾压效果。

3.4 导致压实度超百问题出现的原因

在我国的许多地区，当地的自然条件较多的受到时间的推移以及周边环境的变化所带来的影响，无论是土层还是岩石圈层的性质都较为复杂，自然界中的土层的组成结构存在着明显的差异，但基本的构造形式却大致相同。土层具备突出的指标离散特性，我们不能以特定区域的土层情况来替代其他区域的土层情况，应当有针对性的了解不同类型的土样的物理性能，结合水利工程开展的具体条件以及当地的地质条件，获取更加可靠的信息。根据研究过程中所获取到的土样数据，如果确保粘土心墙土方填筑碾压能够达到标准，那么压实度的比值必然会达到99%以上，因此这种超百现象是有着一定的合理性的。

4 总结

综上所述，细粒土现场碾压试验工作的开展有助于我们计算出最优的含水率，从而为后续施工工作的开展提供有效的参考依据。如果采取超过合理功的击实功进行击实处理，则产生的击实效果会受到一定的影响。细粒土现场碾压试验工作的开展能够帮助我们获得精准可靠的参数，通过采取施工碾压的方法，达到良好的压实效果。重型碾压器具的应用应当更多的考虑年压的频率和压实层的厚度，从而有效提高生产工作的开展效率，尽可能的不对于区域内原有的土体结构造成破坏。除此之外，尽管我们要求将压实度控制在不小于99%的情况下，但偶尔出现的超百现象也是有其合理性原因的，这与其指标的离散性有着直接的关系。在未来的发展过程中，我们可以灵活运用轻型击实试验的形式，指导现代水利工程细粒土碾压工作的开展，从而为提高水利工程施工工作的开展水平贡献一份力量。