复杂地质条件下压实度检测方法的改进

2010-08-19 10:07齐文丁一岳亚军

山西建筑 2010年23期

齐文丁一岳亚军

0 引言

在土石方工程中,填筑体以土为骨架,水、气充填在土石颗粒的孔隙中。通常,对土体进行夯实和碾压使大小土块、土颗粒重新排列,将部分水和空气排出,产生这种现象的结果是单位体积内土颗粒增加,单位体积的密度增大,减小孔隙率,称之为压实[1]。土石方工程上衡量填筑体的压实程度,是施工现场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为压实度。由于回填料结构层次等因素的不同,确定室内标准密度的方法也多样化,有些方法需在实践中进一步完善。

1 回填料的多样性

广西河池机场位于河池市的西北方向,地处南丹县与河池市交界的八步村见塘山的高坡台地与栋梁山之间的山梁上,场址区区域地质构造复杂,主要挖方区地质情况包含:杂填土、硬塑状含角砾粉质黏土、强风化页岩、泥岩粉砂岩、中风化灰岩、泥质灰岩、页岩、微风化泥质灰岩、微风化灰岩等,而且以微风化灰岩居多,大粒径石料占有很大比例。

2 常用压实度检测方法

对黏性土、砂性土和碎砾石土,常用检测方法有灌沙法、灌水法、环刀法。这三种方法都通过最佳含水量和最大干密度进行控制,该数据使用击实试验获得。最大干密度是指在标准击实曲线(驼峰曲线)上最大的干密度值,该值对应的含水量即为最佳含水量[2]。

3 固体体积率控制压实度检测标准

最大干密度指标的计算是建立在均质填料的基础上,即材质是同种级配的土石混合填料。而对于爆破碎石填料,即使粗料含量相同,由于岩石颗粒密度的变化,不同岩石含量变化同样会引起最大干密度值产生变化。对于高填方工程,出现不同岩质的混合填料是不可避免的:一方面由于岩石的种类和级配不同,造成批次填料中的岩石在挖运堆填过程中形成搭配比例的波动;另一方面,山体岩石本身在其形成过程中存在差异(厚薄相间岩层、软弱夹层、岩性差异等),造成爆破后岩块颗粒密度变化较大[3]。

根据相关规范及相类工程经验,尽管确定的压实干密度上下波动较大,但固体体积率相对较为稳定和有规律。因此在本工程试验中,引入固体体积率的概念,以便更有效的进行施工质量控制。

试验段采用全料浮称法进行固体体积率室内试验。

3.1 试验原理

1)固体体积率的概念[4]。

固体体积率为现场开挖试坑中试料固体的体积与试坑体积之比。

其中,V固为试料固体的体积;V为试坑体积。

固体体积率的另外一种计算公式如下:

其中,ρ为开挖试坑填料的堆积干密度;ρd为开挖试坑填料的颗粒加权视密度。

2)全料浮称法的原理。

全料浮称法是将JTG E40-2007公路土工试验规程、GB/T 50123-1999土工试验方法标准中浮称法和体积排开法相结合的一种试验方法[6]。试坑的体积通过现场灌水法试验获得,由于水的密度为1 g/cm3,所以现场试坑灌水的质量即为试坑的体积。现场试料的体积 V料=V固+V水,根据体积排开法原理,浮称法室内试验时,烘干试料浮称前后试料重量之差即为固体排开体积。如果使用未烘干填料进行浮称,浮称前后试料重量差再扣除所浮试料含水体积为所浮试料固体体积。

3)全料浮称法误差分析。

全料浮称法室内试验中,误差主要由仪器误差、读数误差和取样袋引起的液面变化误差三部分构成。其中仪器误差为系统误差,不可避免。读数误差采取一次试验由同一个实验员读数来减小。取样袋引起的误差分析如下:

按现场试料较高含水量5%,试料质量为100 kg进行误差分析。100 kg试料分为3袋,一个取样袋浮称过程中引起的液面高度变化为0.1 L,100 kg试料累计液面变化0.3 L,100 kg试料排开体积约为38 L,实验过程中取样袋引起的累计误差为0.8%,在试验允许误差范围内。

3.2 室内试验步骤

3.2.1 含水量试样浮称

1)将含水量试样重新称取重量,以排除试样再将带回含水量试样进行全料烘干,直至恒重(一般情况烘干6 h～8 h);2)烘干后用电子钩秤吊起,待稳定后读数称重;3)将烘干后试样没入水中,确保试料不沉底、不碰壁,浸泡范围以水没过试料为准,浸泡过程中晃动试料,以排除气泡并使水充分填充试料,待电子钩秤读数稳定后读取试料浮重量;4)将浮称试料吊起,待水分排干后,卸除试料,进行下一组试料浮称。

3.2.2 试坑剩余试料浮称

1)称取每一袋试料重量 M1,M2…。

2)按烘干试样浮称法进行浮称试验,读取试料浮重量 M′1,M′2…。

3)计算固体率。