主编：盛海洋

1. 高职高专道路桥梁工程技术专业“十二五”规划教材高职高专道路桥梁工程技术专业“十二五”规划教材 土质学与体力学 主编：盛海洋

2. 土方填筑的压实控制 任务2土方填筑的压实控制 学习重点： 土的击实性；最优含水量和最大干密度；粘性土击实试验方法以及成果的应用；粘性土击实曲线与饱和曲线的关系；压实质量标准与填料选择。 2.1土的击实性 土的击实性是指采用人工或机械对土施加夯压能量（如夯打、碾压、振动碾压等方式），使土在短时间内压实变密，获得最佳结构，以改善和提高土的力学强度的性能，又称为土的压实性。 2.1.1细粒土的击实性 研究细粒土的击实性可以在试验室或现场进行。试验室中主要通过击实试验来进行研究。

3. 土方填筑的压实控制 击实试验是将某一土样分成6～7份，每份加入不同的水量，就可得到不同含水量的土样。把土样分别装入击实筒内，用击锤按规定落距对土进行击实，测其含水量和干密度，即可得到一组含水量和干密度的数据。以含水量为横坐标、干密度为纵坐标即得击实曲线，如图2-1，详见土工试验规程。 图2-1土的击实曲线

4. 土方填筑的压实控制 1、最优含水量和最大干密度 图2-1的击实曲线表明，存在一个含水量可使填土的干密度达到最大值，产生最好的击实效果。这种在一定夯击能量下填土最易击实并获得最大干密度的含水量称作土的最优含水量，用表示。在最优含水量下得到的干密度称作填土的最大干密度，用表示。同一种土，干密度越大，孔隙比越小，所以最大干密度相当于试验所达到的最小孔隙比。在某一含水量下，将土击实到最密状态，理论上就是将土颗粒孔隙中的所有气体挤出，使土达到饱和。将不同含水量所对应的土体达到饱和状态时的干密度也绘于图2-1上，得到理论上所能达到的最大击实曲线，即饱和度＝100%的击实曲线，称为饱和曲线。 根据饱和曲线，当含水量很大时，干密度很小，因为这时土体中很大的一部分体积都是水；而当含水量很小时，则饱和曲线上的干密度很大。当w＝0时，饱和曲线的干重度应等于土颗粒的比重Gs。显然碎散的土是无法达到的。

5. 土方填筑的压实控制 2、击实功能的影响 击实功能是指击实每单位体积土所消耗的能量。击实试验中的击实功能用下式表示： 用不同的功能击实同一种土，得到的击实曲线有一定的差异，可绘制数条d - w关系曲线（见图2-2）及各锤击数下最大干密度的轨迹ab。

6. 土方填筑的压实控制 图2-2 不同击实功能的击实曲线

7. 土方填筑的压实控制 （1）最大干密度和最优含水量不是常量；随击数的增加而逐渐增大，而则随击数的增加而逐渐减小。即击实功能愈大，得到的最优含水量愈小，相应的最大干密度愈高 （2）含水量较低时，击数的影响较明显；当含水量较高时，击实曲线趋近于饱和曲线。也就是说，击实功能的影响随含水量的增加而逐渐减小，这时提高击实功能是无效的。 3、填土的含水量和辗压标准的控制 由于粘性填土存在着最优含水量，因此在填土施工时应将土料的含水量控制在最优含水量左右，以期用较小的能量获得最好的密度。当含水量控制在最优含水量的干侧时(即w＜wop)，击实土的结构常具有凝聚结构的特征。

8. 土方填筑的压实控制 这种土比较均匀，强度较高，较脆硬，不易压密，但浸水时容易产生附加沉降。当含水量控制在最优含水量的湿侧时（即w＞wop），土具有分散结构的特征，这种土的可塑性大、适应变形的能力强，但强度较低，且具有不等向性。所以，含水量比最优含水量偏高或偏低，填土的性质各有优缺点，在设计土料时要根据对填土提出的要求和当地土料的天然含水量，选定合适的含水量对土料进行击实。一般选用的含水量要求在wop±(2～3)%范围内。 要求填土达到的压密标准，工程上采用压实度Dc控制，压实度的定义式为：

9. 土方填筑的压实控制 我国土坝设计规范中规定，Ⅰ、Ⅱ级土石坝，填土的压实度应达到95～98%以上，Ⅲ至Ⅳ级土石坝，压实度应大于92～95%。填土地基的压实标准也可参照这一规定。式中的标准击实功能规定为607.5 kN·m/m3，相当于击实试验中每层土夯击27次。 2.1.2粗粒土的击实性 砂和砂砾等粗粒土的击实性也与含水量有关，不过不存在一个最优含水量。一般在完全干燥或者充分洒水饱和的情况下容易击实到较大的干密度。在潮湿状态下，由于毛细压力增加了粒间阻力，击实干密度显著降低。粗砂在含水量为4～5%左右，中砂在含水量为7%左右时，击实干密度最小，如图2-3所示。

10. 土方填筑的压实控制 图2-3 粗粒土的击实曲线

11. 土方填筑的压实控制 2.2影响土压实的因素 1、含水率对整个压实过程的影响 由击实曲线可知，严格控制最佳含水率是关键，但是，不同的土类其最佳含水率和最大干密度也是不同的（图2-4）。 图2-4 不同土类最佳含水率 和最大干密度

12. 土方填筑的压实控制 2、击实功能对最佳含水率和最大干密度的影响 对同一种土用不同的击实功进行击实试验后表明（图2-2）：击实功越大，土的最大干密度也越大，而土的最佳含水率则越小。但是这种增大击实功是有一定限度的，超过这一限度，即使增加击实功，土的干密度的增加也不明显。 3、不同压实机械对压实的影响 如光面压路机、羊足碾和振动压路机等，它们的压实效果各不相同，对作用于不同土类时，其效果也不同。 4、土粒级配的影响 路基、路面基层材料等的施工表明，粒料的级配对所能达到的密实度有明显的影响。均匀颗粒的砂、单一尺寸的砾石和碎石，都很难碾压密实。

13. 土方填筑的压实控制 2.3路基填筑压实质量标准与填料选择 2.3.1路基填筑压实质量标准 填土压实后，应具有一定的密实度，密实度的检验用压实度来控制。压实度定义式见式（2-2）。 压实度是路堤填筑质量的标准，工程上常采用压实度作为填方密度控制标准，压实度越接近于l，表明对压实质量的要求越高。 2.3.2路基填料的选择 1、巨粒土，级配良好的砾石混合料是较好的路基填料，粗粒土、细粒土中的低液限黏质土都具有较高的强度和足够的水稳定性，属于较好的路基填料。

14. 土方填筑的压实控制 2、砂土可用做路基填料，但由于没有塑性，受水流冲刷和风蚀易损坏，在使用时可掺入黏性大的土；轻、重黏土不是理想的路基填料，规范规定：液限大于50、塑性指数大于26的土、含水量超过规定的土，不得直接作为路堤填料，需要应用时，必须采取满足设计要求的技术措施（例如含水量过大时加以晾晒），经检查合格后方可使用；粉土必须掺入较好的土体后才能用作路基填料，且在高等级公路中，只能用于路堤下层（距路槽底0.8m以下）。 3、黄土、盐渍土、膨胀土等特殊土体不得已必须用作路基填料时，应严格按其特殊的施工要求进行施工。淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾、树根和含有腐殖物质的土不得用作路基填料。 4、钢渣、粉煤灰等材料，可用作路堤填料，其他工业废渣在使用前应进行有害物的含量试验，避免有害物质超标，污染环境。

15. 土方填筑的压实控制 5、捣碎后的种植土，可用于路堤边坡表层。 6、路基填方材料，应有一定的强度。 2.4击实试验 2.4.1目的和适用范围 本试验方法适用于细粒土。试验分轻型击实和重型击实。轻型击实试验适用于粒径不大于20 的土。重型击实试验适用于粒径不大于40 的土。 轻型击实试验的单位体积击实功为592.2KJ/m3，重型击实试验的单位体积击实功为2687.9KJ/m3。 2.4.2仪器设备 1、标准击实仪：有轻型击实仪和重型击实仪两类，其击实筒、击锤和导筒等主要部件，见图2-5、2-6。轻、重型试验方法和设备的主要参数应符合表2-1的规定。

16. 土方填筑的压实控制 2、天平：感量1g，0.01g； 3、烘箱及干燥器； 4、台秤：称量10kg，感量1g； 5、圆孔筛：孔径为38mm、20mm、19mm、5mm筛各一个； 6、拌和工具：400mm 600mm、深70mm的金属盘、土铲； 7、其它：喷水设备、碾土器、盛土盘、量筒、推土器、铝盒、修土刀、平直尺等。

17. 土方填筑的压实控制 图2-5 击实筒（单位：mm）

18. 土方填筑的压实控制 图2-6 击锤与导筒

19. 土方填筑的压实控制 2.4.3试样 本试验可分别采用不同的方法按试表2-2准备试样。

20. 土方填筑的压实控制 1、干土法（土重复使用）：将具有代表性的风干或50℃下烘干的土样放在橡皮板上，用圆木棒碾散，然后过不同孔径的筛（视粒径大小而定）。对于小试筒，按四分法取筛下的土约3 kg；对于大试筒，同样按四分法取样约6.5 kg。 估计土样风干或天然含水量，如风干含水量低于开始含水量太多时，可将土样铺于一不吸水的盘上，用喷水设备均匀地喷洒适当用量的水，并充分拌和，闷料一昼夜备用。 2、干土法（土不重复使用）：按四分法至少准备5个试样，分别加入不同水分（按2%～3%含水量递增），其中应有2个大于塑限，2个小于塑限，1个接近塑限，均匀后闷料一夜备用。

21. 土方填筑的压实控制 3、湿土法（土不重复使用）：对于高含水率土，取天然含水状态的代表性土样20kg～50kg，可省略过筛步骤，用手拣除大于38mm的粗石子即可。保持天然含水量的第一个土样，可立即用于击实试验。其余几个试样，将土分成小土块，分别风干，使含水量按2%～3%递减。

22. 土方填筑的压实控制 2.4.4操作步骤 1、根据工程要求，按规定选择轻型或重型试验方法，根据土的性质(含易击碎风化石数量多少，含水率高低)，选用干土法或湿土法。 2、将击实筒放在坚硬的地面上，在筒壁上抹一薄层凡士林，并在筒底（小试筒）或垫块（大试筒）上放置蜡纸或塑料薄膜。取制备好的土样分3~5次倒入筒内。小筒按三层法时，每次约800~900g(其量应使击实后的试样等于或略高于筒高的1/3)；按五层法时，每次约400~500g(其量应使击实后的土样等于或略高于筒高的1/5)。对于大试筒，先将垫块放入筒内底板上，按三层法时，每层需试样约1700g左右。整平表面，并稍加压紧，然后按规定的击数进行第一层土的击实，击实时击锤应自由垂直落下，锤迹必须均匀分布于土样面。

23. 土方填筑的压实控制 第一层击实完后，将试样层面“拉毛”，然后再装入套筒，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5mm，大试筒击实后，试样不应高出筒顶面6mm。 3、用修土刀沿套筒内壁削刮，使试样与套筒脱离后，扭动并取下套筒，齐筒顶细心削平试样，拆除底板，擦净筒外壁，称量，准确至lg。 4、用脱模器推出筒内试样，从试样中心处取样测其含水率，计算至0.1%。测定含水量用试样的数量按试表2-3规定取样(取出有代表性的土样)。两个试样含水量的精度应符合含水量试验的规定。 5、按上述步骤进行其它含水量试样的击实试验。

24. 土方填筑的压实控制 2.4.5试验注意事项 1、试验用土，一般采用风干土做试验，也有采用烘干土做试验的。实践证明，用烘干土做试验得到的最佳含水率比用风干土的小，而最大干容重则偏大；以风干土做试验较为合理。 2、加水及浸润，加水方法有两种，即体积控制法和称重控制法．以称重法效果为好。洒水应均匀，浸润时间应符合相关规定。

25. 土方填筑的压实控制 3、击实筒一般应放在混凝土地面上进行。 4、应控制击实容器中的余土高度符合试验规定，否则试验无效。 2.4.6试验结果整理 1、按下式计算击实后各点的干密度

26. 土方填筑的压实控制 2、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系曲线及饱和曲线，曲线上峰值点的纵、横坐标分别为最大干密度和最佳含水率，如曲线不能绘出明显的峰值点，应进行补点或重做。 3、按下式计算饱和曲线的含水率，并绘制饱和含水率与干密度的关系曲线图。

27. 土方填筑的压实控制 4、当试样中有大于40mm的颗粒时，应先取出大于40mm的颗粒，并求得其百分率p，把小于40mm部分作击实试验，按下面公式分别对试验所得的最大干密度和最佳含水率进行校正(适用于大于40mm颗粒的含量小于30%时)。 最大干密度按下式校正：

28. 土方填筑的压实控制 5、精密度和允许差 本试验含水率须进行两次平行测定，取其算术平均值，允许平行差值应符合表2-4规定。

29. 土方填筑的压实控制 2.4.7填写试验报告 击实试验记录格式见表2-5

30. 土方填筑的压实控制

31. 土方填筑的压实控制 思考练习 1.什么是土的击实性？影响土的击实性的因素有哪些？ 2.最大干密度和最佳含水率的工程意义是什么？ 3.施工现场如何测定填土的压实度？ 4. 压实度有何作用?如何得到压实度? 5.某料场的天然含水率为22%，土粒相对密度2.70，土的压实标准为，为避免过度碾压而产生剪切破坏，压密土的饱和度不宜超过0.85，问这料场的土料是否适于填筑？如果不适合，建议采取什么措施？

32. 土方填筑的压实控制 6.某土料场土料的分类为低液限粘土“CL”，天然含水率w＝21％，土粒比重Gs＝2.70，室内标准击实试验得到最大干重度γdmax=18.5kN/m3，设计中取压实度P＝0.97，并要求压实后土的饱和度Sr≤90％。问碾压时土料应控制多大的含水率？土料的天然含水率是否适于填筑？压实土的测定干密度为多少时符合质量要求？

33. 谢谢！