浅析影响土的压实效果的因素

路赛涛

摘 要：土的压实程度与水利工程质量息息相关，水利工程在建设过程中，时常会遇到局部软弱土层或填土层需要换填和压实处理等，例如路堤、土坝、桥台、挡土墙、管道埋设、基础垫层以及基坑回填等。填土经挖掘、搬运之后，原状结构已被破坏，含水量也发生变化，未经压实的填土强度低，压缩性大而且不均匀，遇水易发生塌陷、崩解，严重影响着水利工程的质量。为了改善这些土的使用性质，常采用压实的方法使土变得密实。土的压实也用在地基处理方面，如用重锤夯实处理松软土地基使之提高承载力。为了提高填土的密实度，常采用静压碾压、振动碾压、强夯等多种地基处理方式，从而提高填土的密实度，达到保证水利工程质量的目的。在室内通常采用击实试验测定扰动土的压实性指标，即土的压实度;在现场通过夯打、碾压或振动达到工程填土所要求的压实度。

关键词：水利工程 最大干密度 最优含水率 压实 颗粒级配

一、压实度概述

土是由固体颗粒、液态自由水和气体组成的三相体，以土为骨架，水、气占据一定空洞充填孔隙。水利工程中衡量大坝和黏土心墙的压实程度的是工地实际达到干密度与室内标准击实试验得到最大干密度的比值百分数，称为压实度。提高压实质量是尽可能增大单位体积内固体颗粒的比例，即增大现场干密度，同时控制土的含水量在最优含水量附近。各种回填土（包括砂、石屑，碎石等）必须具有足够的整体稳定性、强度及水温稳定性等，而这些都与它们的压实度有直接的关系。因此，要有效地控制压实的质量，就需要解决最大干密度和最优含水率的确定、现场干密度的测定和压实标准的取值。我国现行规范（如土工试验规程 GB/T50123-2019等）中是采用轻型或重型击实法确定回填土的干密度与含水率之间的关系曲线，从而得出最大干密度与最优含水率。

二、试验方法

击实试验是在室内研究土压实性的基本方法。击实试验分重型和轻型两种。他们分别适用于粒径不大于20mm的土和粒径小于5mm的粘性土。击实仪主要包括击实筒、击实锤及导筒等。击锤质量分别为4.5kg和2.5kg，落高分别为457mm和305mm。因为烘干制备土样，对击实试验数据有显著影响，所以制备试样时，杜绝烘干。

三、影响压实效果的因素

1、土的种类及颗粒级配的影响

在相同压实功能条件下，土颗粒越粗，最大干密度就越大，最优含水率越小，土越容易压实;土中含腐殖质多，最大干密度就小，最优含水率则大，土不易压实;级配良好的土压实后比级配均匀土压实后最大干密度大，而最优含水率要小，即级配良好的土容易压实。究其原因是在级配均匀的土体内，较粗土粒形成的孔隙很少有细土粒去填充，而级配不均匀的土则相反，有足够的细土粒填充，因而可以获得较高的干密度。

土的颗粒级配是通过土的颗粒分析试验确定的，对于粒径大于0. 075mm的粒组，可采用筛分法;而对于粒径小于0. 075的细粒组，则必须采用沉降分析法。当土中兼含大于0. 075的土粒时，两类分析方法可联合使用。沉降分析法有密度计法（比重计法）、移液管法等。

筛分法试验是将风干、分散的代表性土样通过一套自上而下孔径由大到小的标准筛，称出留在各个筛子上的干土重，即可求得各个粒组的相对含量。通过计算可得到小于筛孔直径土粒的累积质量和累积百分含量。

根据描述级配的累积曲线，可以简单的确定土粒级配的两个定量指标，即：不均匀系数和曲率系数。不均匀系数反映大小不同粒组的分布情况，即土粒大小的均匀程度。不均匀系数越大表示粒度的分布范围越大，土粒越不均匀，其级配越良好。曲率系数描写的是累计曲线分布的整体形态，表示某粒组是否缺失的情况，反映了限制粒径与有效粒径之间各粒组含量的分布情况。

当不均匀系数和曲率系数同时满足相应条件时，土为级配良好土，易获得较高的密实度，具有较小的压缩性和较高的强度，工程性质良好;如不能同时满足，则为级配不良土，不易获得较高的密实度，工程性质不良。

无粘性土的压实标准常以相对密实度控制，一般不进行室内击实试验，可进行相对密度试验。

2、含水率的影响

土的含水量是指土在100℃～105℃下烘至恒重时所失去的水分重量与达到恒重时干土重量的比值。土中含水量对压实效果的影响比较显著。当含水量较小时，由于颗粒间引力使土保持着比较疏松的状态或凝聚结构，土中孔隙大都互相连通，水少而气多，在一定的外部压力作用下，虽然土孔隙中气体易被排出，密度可以增大，但由于水膜润滑作用不明显以及外部功能不足以克服颗粒间引力，土粒相对移动不容易，导致压实效果比较差;含水量逐渐增大时，水膜变厚，引力缩小，水膜又起着润滑作用，外部压力比较容易使土粒移动，压实效果渐佳;土中含水量过大时，孔隙中出现了自由水，压力不可能使气体排出，压力的一部分被自由水所抵消，减小了有效压力，压实效果反而降低。可见，只有在最佳含水率的情况下压实效果最好。

五、结语

水利工程检测工作中压实度的影响因素有很多，一定程度上，压实度合格与否直接影响了水利工程的质量，正是因为这样，不断被人民重视，在实际检测中需要根据具体情况，按照国家标准、技术规范和设计文件以及上级监督部门有关的规定等进行严格质量检测。

在现场试验中，达不到规定压实度的最普遍原因是碾压时材料的含水量不合适和压实机械的不匹配造成的，所以在施工中要求严格控制回填土的含水量，让其与最优含水量的误差在±2%之内。首先应测定土的实际含水量等原始参数，然后着重控制最佳含水率、增加压实功能及合理选择机具、控制铺土厚度等方面制定出合理的压实方案，从而达到水利工程所需的压实度。

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