標準擊實儀

標準擊實僅一種室內土工試驗工具。作土的擊實試驗用。由規定重量的擊錘、導向桿和擊實筒組成。試驗時，把診入一定水量的試驗土樣分層填入擊實筒內，並以規定的落錘距離和錘聲大數（即一定的擊實功能）對每一分層進行擊實，測出擊實士樣的乾容重和含水量，然後改變摻水量重複上述過程，這樣便可得到一定的擊實功能下擊實效果（以乾容重表示）與含水量的關係。試驗時也可根據需要改變擊實功能來進行。標準擊實儀的實功能基本與常用壓實機具的壓實功能一致。

基本介紹

• 中文名：標準擊實儀
• 外文名：Standard compaction instrument
• 含義：標準擊實僅一種室內土工試驗工具
• 套用：土的擊實試驗

土的壓實性對工程的意義

土的壓實是指採用人工或機械對土施以夯壓能量（如夯、碾、振動等方式），使土顆粒重新排列壓實變密，外部的夯壓功能使土在短時間內得到新的結構強度，包括增強粗顆粒土之間的摩擦和咬合，以及增加細粒土之間的分子引力以改善土的性質。

實踐表明，由於土的基本性質複雜多變，不同土類對外界因素作用的反應不同。同一壓實功能對於不同狀態的土壓實效果完全不同，而為了達到同樣的壓實效果又可能付出相當大的不符合技術經濟要求的代價。因此為了技術可靠和經濟合理，需要了解土的壓實性及其變化規律。

在工程建設中，經常遇到填土，為了改善這些土的工程性質，常採用壓實的方法使土變得密實。如路堤、土壩以及用土作為橋台、擋土牆、埋設的管道或基礎的墊層或回填土等，都是把土作為建築材料，按一定要求和範圍進行堆填而成。填土不同於天然土層，經過挖掘、搬運之後，原狀結構已被破壞，含水量也已變化，堆填時必然在土團之間留下許多大孔隙。未經壓實的填土強度低，壓縮性大而且不均勻，遇水易發生塌陷、崩解等。為滿足工程要求，必須按一定標準壓實。特別是路堤在車輛反覆動荷載作用下，可能出現不均勻、過大的沉陷或塌落甚至失穩滑動，路堤填土必須具有足夠的密實度以確保通行i安全。對於鬆散土層構成的路塹地段的路基，為改善其工作條件也應予以壓實。

土的壓實也用在地基處理方面，某些鬆軟的地基土，由於其強度低、變形大，直接在其上修建建築物，不能滿足地基承載力、變形的設計要求，需進行加固處理。可採用換填墊層法加固，通過分層壓實改善土的不良性質。土的壓實是在動荷載作用下得到的，提高了土的密實度，從而使土的強度得到提高，土的壓縮性降低和透水性減小。還可採用重錘夯實處理軟弱地基提高其承載力。

土的擊實性

土的擊實性就是指土體在一定的擊實功能作用下，土顆粒克服粒間阻力，產生位移，顆粒重新排列，使土的孔隙比減小、密實度增大，提高強度，減小壓實性和滲透性，但在擊實過程中，即使採用相同的擊實功能，對於不同種類、不同含水率的土，擊實效果也不完全相同。因此為了技術上可靠和經濟上的合理，必須對填土的擊實性進行研究。

研究土的擊實性的方法有兩種：一種是在室內用標準擊實儀進行擊實試驗；另一種是在現場用碾壓機具進行碾壓試驗，施工時以施工參數（包括碾壓設備的型號、振動頻率及重量、鋪土厚度、加水量、碾壓遍數等項）及乾密度同時控制。

室內擊實試驗標準擊實儀如下圖所示，該擊實儀主要由擊實筒、擊實錘和導筒組成。

擊實儀示意圖

擊實儀的基本部分是擊實筒和擊實錘，前者用來盛裝製備土樣，後者對土樣施以夯實功能。根據擊實土的最大粒徑，分別採用兩種不同規格的擊實筒。擊實試驗方法和相應設備的主要參數應符合下表的規定。擊實試驗分輕型擊實和重型擊實。輕型擊實試驗適用於粒徑不大於20mm的土，重型擊實試驗適用於粒徑不大於40mm的土。

擊實試驗方法種類

影響擊實性的因素

土粒級配

在相同的擊實功條件下，級配不同的土，其擊實特性是不相同的。顆粒級配良好的土，最大幹密度較大，最優含水率較小。可滿足強度和穩定性的要求。

土料質量控制是保證填築質量的重要一環，所以土方填筑前要做顆粒分析試驗，並選擇符合設計要求的土料。

土的含水率

擊實曲線上的乾密度隨著含水率的變化而變化，在含水率較小時，土粒周圍的結合水膜較薄，土粒間的結合水的聯結力較大，可以抵消部分擊實功的作用，土粒不易產生相對移動而擠密，所以土的乾密度較小。如果土的含水率過大，使孔隙中出現了自由水並將部分空氣封閉，在擊實荷載作用下，不可能使土中多餘的水分和封閉氣體排出，從而孔隙水壓力不斷升高，抵消了部分擊實功，擊實效果反而下降，結果是土的乾密度減小。當ω在ω_ap附近時，由於含水率適當，水在土體中起一種潤滑作用，土粒間的結合水的聯結力和摩阻力較小，土中孔隙水壓力和封閉氣體的抵消作用也較小，土粒間易於移動而擠密，故土的乾密度增大；在相同的擊實功下，土粒易排列緊密，可得到較大的乾密度。黏性土的最優含水率一般接近黏性土的塑限，可近似取為ω_ap=ω_p+2。

擊實曲線

將不同含水率及所對應的土體達到飽和狀態時的乾密度點繪於上圖，得到飽和度為S_r=100%的飽和曲線。從圖中可見，試驗的擊實曲線在峰值以右逐漸接近於飽和曲線，並且大體上與飽和曲線平行，永不相交。這是因為在任何含水率下，填土都不會被擊實到完全飽和狀態，土內總存留一定量的封閉氣體，故填土是非飽狀態。試驗證明，一般黏性土在其最佳擊實狀態下（擊實曲線峰點），其飽和度通常約為80%左右。

擊實功

在室內擊實試驗中，當錘重和錘落距一定時，擊實功的大小還可用錘擊數n的多少來表示。對於同一種土，擊實功小，則所能達到的最大幹密度也小，反之擊實功大，所能達到的最大幹密度也大；而最優含水率正好相反，即擊實功小，則最優含水率大，而擊實功大，則最優含水率小，應該指出，擊實效果增大的幅度是隨著擊實功能的增大而降低的企圖單純地用增加擊實功能的辦法來提高土的乾密度是不經濟的，而應該綜合地加以考慮，如下圖所示。

土的含水率、乾密度和擊實功率關係曲線

另外粗粒土一般不做擊實試驗，砂和礫等粗粒土的擊實性也與含水率有關。一般在完全乾燥或者充分灑水飽和的狀態下，容易擊實到較大的乾密度。而在潮濕狀態，由於毛細壓力的作用，增加了土粒間的連線，填土不易擊實，乾密度顯著降低，在擊實功能一定時，對其充分灑水使土料接近飽和，擊實後得到的密度較大，粗粒土的擊實曲線，如下圖。

粗粒土的擊實曲線