土石料压实
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对土石料施加重力、冲击力或振动力,使其颗粒产生位移,以减少孔隙率,增加密实度的施工过程。土石料压实的目的是改善土石料的工程性质,如:① 增加抗剪强度。② 减少沉降量。③ 降低渗透性。
表1 压实机械对各类土石料的适用性
表2 一些高土石坝使用的夯实机械及压实参数
人们很早就认识到土方工程压实的重要性。据记载,中国在战国时期(公元前5~前3世纪),治河民工工具中已有夯实工具,而且初步认识到含水量对压实的影响,《管子·度地》曾提到黄河流域春季是堤防施工的好季节,因为这个季节里“天地干燥”,土料含水量适宜,容易保证施工质量。1933年,美国工程师普罗克特(R.R.Proctor),总结修筑一些土坝的经验,较全面地阐述了土的压实原理,并对压实曲线的机理作了解释。从此压实理论在土石坝填筑中得到普遍应用。R.R.普罗克特提出的室内压实试验的击实仪,被许多国家规范采用。
土的压实曲线示意图
黏性土的压实干密度与含水量关系
土的压实干密度与含水量有密切关系。将一定量的黏性土制备成不同的含水量,用一定的压实方法和功能压实。当含水量低时,压实干密度随含水量增加而增加;含水量为某值时,压实干密度最大;继续增加含水量时,压实干密度随含水量的增加而降低。由此得出的含水量与干密度的关系曲线称为压实曲线,干密度最大值称为最大干密度;对应最大干密度的含水量称为最优含水量(见图)。
无黏性土的压实干密度与含水量关系
黏性土的渗透性低,压实过程中不能排水只能排气。砂及砂砾石等无黏性土易排水,其压实虽也与含水量有关,但与黏性土不同,无黏性土在干燥或充分加水状态时,压实干密度最大;而在潮湿状态,由于毛细管压力的作用,产生毛细管黏聚力(假黏聚力),增加了颗粒间阻力,压实干密度低。所以压实砂及砂砾料时均要求充分加水。石料的压实,主要靠颗粒间接触点的局部破碎,颗粒重新排列,射水可促进风化石棱角破碎,有助于压实,并可将细料冲入石块孔隙,避免细料集中,影响压实土的密度。
压实机械及压实参数的选择
原始的压实工具有木夯、石硪等。随着机械工业的发展,压实机械向多品种高效率发展,①有静重压实为主的平碾、凸块碾、气胎碾等;②有冲击荷重压实的夯板、电动夯、爆炸夯等;③有振动压实的振动碾、振动板等,振动碾又分振动平碾、振动凸块碾等。土石料压实需根据土石料性质、工程规模、压实质量要求,合理地选择压实机械及碾重、铺土厚度、碾压遍数等压实参数。压实机械对各类土石料的适用性见表1。一些高土石坝使用的碾压机械及压实参数见表2。