2023/7/191巖土工程試驗與測試技術—室內土工試驗(擊實)20162023/7/192土的擊實試驗及原理擊實試驗承載比(CBR)試驗回彈模量試驗2023/7/193土的擊實原理及工程意義土的擊實性在工程中的意義在工程建設中，經常遇到填土壓實、軟弱地基的強夯和換土碾壓等問題，常采用既經濟又合理的壓實方法,使土變得密實,在短期內提高土的強度以達到改善土的工程性質的目的。

2023/7/194土的擊實原理及工程意義擊實試驗的原理擊實是指采用人工或機械對土施加夯壓能量

(如打夯、碾壓、振動碾壓等方式

),使土顆粒重新排列緊密。對于粗粒土，因顆粒的緊密排列,增強了顆粒表面摩擦力和顆粒之間嵌擠形成的咬合力。對細粒土，則因為顆粒間的靠緊而增強粒間的分子引力

,從而使土在短時間內得到新的結構強度。

2023/7/195擊實試驗及影響擊實的因素擊實試驗目的和適用范圍擊實試驗分為輕型擊實和重型擊實。輕型擊實適用于粒徑小于5mm的黏性土；重型擊實適用于粒徑不大于20mm的土。2023/7/196儀器設備(1)擊實儀，有輕型擊實儀和重型擊實儀兩類，如圖4-9和圖4-10所示，其擊實筒、擊錘和護筒等主要部件的尺寸應符合表4-5或表4-6的規定。輕型擊實筒重型擊實筒擊錘與導筒2023/7/1972023/7/198LQ-Ⅱ標準擊實儀輕重兩用標準手提式擊實儀2023/7/199電動擊實儀2023/7/1910儀器設備(2)稱量200g的天平，感量0.01g；(3)稱量10kg的臺秤，感量1g；(4)孔徑為20mm、40mm和5mm的標準篩；(5)試樣推土器；(6)其他，如噴霧器、盛土容器、修土刀及碎土設備等。

2023/7/1911操作步驟(1)取一定量的代表性風干土樣，對于輕型擊實試驗為20kg，對于重型擊實試驗為50kg。(2)將風干土樣碾碎后過5mm的篩(輕型擊實試驗)或過20mm的篩(重型擊實試驗)，將篩下的土樣拌勻，并測定土樣的風干含水率。(3)根據土的塑限預估最優含水率，加水濕潤制備不少于5個含水率的試樣，含水率依次相差為2%，且其中有2個含水率大于塑限，2個含水率小于塑限，1個含水率接近塑限。2023/7/1912按式(5-26)計算制備試樣所需的加水量：

(4-23)

式中mw──所需的加水量(g)；

w0──風干含水率(%)；

m0──風干含水率w0時土樣的質量(g)；

w──要求達到的含水率(%)。2023/7/1913(4)將試樣2.5kg(輕型擊實試驗)或5.0kg(重型擊實試驗)平鋪于不吸水的平板上，按預定含水率用噴霧器噴灑所需的加水量，充分攪和并分別裝入塑料袋中靜置24小時。(5)將擊實筒固定在底座上，裝好護筒，并在擊實筒內壁涂一薄層潤滑油，將攪和的試樣2~5kg分層裝入擊實筒內。對于輕型擊實試驗，分三層，每層25擊；對于重型擊實試驗，分五層，每層56擊，兩層接觸土面應刨毛，擊實完成后，超出擊實筒頂的試樣高度應小于6mm。2023/7/1914(6)取下護筒，卸下護筒，用刀修平超出擊實筒頂部和底部的試樣，擦凈擊實筒外壁，稱擊實筒與試樣的總質量，準確至lg，并計算試樣的濕密度。(7)用推土器將試樣從擊實筒中推出，從試樣中心處取2個一定量土料(輕型擊實試驗為15~30g，重型擊實試驗為50~100g)測定土的含水率，2個含水率的差值應不大于1%。2023/7/1915成果整理(1)按式(5-27)計算干密度：

(4-24)

式中ρd──干密度(g/cm3)，準確至0.01g/cm3；

ρ──密度(g/cm3)；

w──含水率(%)。(2)按式(5-28)計算飽和含水率：

(4-25)

式中wsat──飽和含水率(%)；其余符號同前。2023/7/1916(3)以干密度為縱坐標，含水率為橫坐標，繪制干密度與含水率的關系曲線及飽和曲線(見圖)，干密度與含水率的關系曲線上峰點的坐標分別為土的最大密度與最優含水率，如不連成完整的曲線時，應進行補點試驗。飽和曲線2023/7/1917(4)輕型擊實試驗中，當試樣中粒徑大于5mm的土質量小于或等于試樣總質量的30%時，應對最大干密度和最優含水率進行校正(如果含量超過30%，此時大顆粒土間的孔隙將不能被細粒上所填充，應使用其他試驗方法)。①按式(5-29)計算校正后的最大干密度：

(4-26)

式中dmax——校正后試樣的最大干密度(g/cm3)；

P5——粒徑大于5mm土的質量百分數(%)；

Gs2——粒徑大于5mm土粒的飽和面干比重(飽和面干比重是指當土粒呈飽和面干狀態時的土粒總質量與相當于土粒總體積的純水4℃時質量的比值)。飽和面干狀態是試驗上的術語：即，粒徑大于5mm土粒處在內部孔隙含水達到飽和，而表面干燥的狀態。2023/7/1918②按式(5-30)計算校正后的最優含水率

(4-27)

式中wop——校正后試樣的最優含水率(%)；

wop——擊實試樣的最優含水率(%)；

wab——粒徑大于5mm土粒的吸著含水率(%)

其余符號同前。2023/7/1919重型擊實試驗2981.8-1103=1878.8g1878.8/997=1.88g/cm31.88/(1+10.2%)=1.71g/cm32023/7/19202023/7/1921土的擊實特性由擊實試驗結果可以得到土的含水率與干密度關系曲線,見圖

4-11。從圖中可看出以下土的擊實特性:1.擊實曲線有個峰點,這說明在一定擊實功作用下,只有當土的含水率為某一定值

(稱為最佳含水率)時，土才能被擊實至最大干密度。若土含水率小于或大于最佳含水率時，則所得的干密度都小于最大值。

2023/7/19222.當土的含水率偏干時,含水率的變動對干密度的影響要比含水率偏濕時的影響更為明顯,由圖上可看出曲線的左段較右段陡。

3.該圖右上側的一根曲線稱為飽和曲線,它表示當土在飽和狀態時的含水率與干密度之間的關系。根據土中各相的相對含量關系,可以推導得飽和曲線的表達式為:2023/7/1923擊實試驗及影響擊實的因素影響壓實的因素1.含水率對整個壓實過程的影響。由擊實曲線可知，嚴格地控制最佳含水率是關鍵。但是，不同的土類其最佳含水率和最大干密度也是不同的。一般粉粒和粘粒含量多，土的塑性指數愈大,土的最佳含水率也愈大,同時其最大干密度愈小。因此,一般砂性土的最佳含水率小于粘性土,而砂性土的最大干密度也大于粘性土。

2023/7/19242.擊實功對最佳含水率和最大干密度的影響。對同一種土用不同的擊實功進行擊實試驗后表明:擊實功愈大,土的最大干密度也愈大,而土的最佳含水率則愈小。但是這種增大擊實功是有一定限度的,超過這一限度,即使增加擊實功

,土的干密度的增加也不明顯。

2023/7/19253.不同壓實機械對壓實的影響。如光面壓路機、羊足碾和振動壓路機等,它們的壓實效果各不相同

,對作用于不同土類時,其效果也不同。4.土粒級配的影響。在路基、路面基層材料等的施工中表明

,粒料的級配對所能達到的密實度有明顯的影響。均勻顆粒的砂,單一尺寸的礫石和碎石

,都很難碾壓密實。只有在良好級配的條件下才能達到要求的密實度,也才能滿足強度和穩定性的要求。2023/7/1926承載比(CBR)試驗試驗簡介定義：承載比試驗是由美國加州公路局首先提出來得，簡稱CBR試驗(CaliforniaBearingRatio的縮寫)。CBR值是指試料貫入量達2.5mm時，單位壓力對標準碎石壓入相同貫入量時標準荷載強度的比值。2023/7/1927目的和適用范圍：CBR是路基土和路面材料的強度指標，是柔性路面設計的主要參數之一。本試驗方法只適用在規定的試筒內制件后，對各種土和路面基層、底基層材料進行承載比試驗。儀器設備：可采用擊實試驗的大擊實筒。2023/7/19282023/7/1929主要試驗步驟：進行重型擊實試驗，求得試料的最大干密度和最佳含水率。按最佳含水率制備試料，然后分3～5次倒入筒內，按規定的擊數進行每層試樣的擊實。試件制成后，進行泡水測膨脹量的試驗，測試件在荷載壓力4×1.25=5kg作用下泡水4晝夜的膨脹量。2023/7/1930荷載板4×1.25=5kg2023/7/19312023/7/1932位移計膨脹量測定裝置荷載板多孔頂板濾紙試樣多孔底板2023/7/1933將泡水試驗終了后的試件進行貫入試驗，以測定不同貫入量時的單位壓力。承載比試驗儀框架量力環貫入針試件筒搖把蝸輪蝸桿箱2023/7/19342023/7/1935一般采用貫入量為2.5mm時的單位壓力與標準壓力之比作為材料的承載比(CBR)，即貫入量為5.0mm時的單位壓力與標準壓力的承載比為2023/7/1936《公路土工試驗規范》(JTGE40-2007)T0134-1993條文說明：2023/7/19370.9×0.2398/(1.9635×10-3)=110kPal=2.5mm時，p=611kPa2023/7/19382023/7/1939回彈模量試驗試驗簡介目的和適用范圍：測試土的回彈模量。儀器設備：擊實試驗的大擊實筒杠桿壓力儀或路面材料強度儀。2023/7/19402023/7/19412023/7/1942回彈模量儀2023/7/1943主要試驗步驟：進行擊實試驗，求得試料的最大干密度和最佳含水率；按最佳含水率用試筒制備試件。將試件和試筒安放在杠桿壓力儀上，采用杠桿壓力儀對試件進行加載和卸載，從而測得土的回彈量，從而進一步計算土在每級荷載下的回彈模量。2023/7/1944每個回彈變形讀