最大干密度和最优含水率的准确性分析

陈松

摘 要：本篇文章基于土的击实试验，测定试验目标的最大干密度和最优含水率，为了确保这两项参数的准确性，应在具体操作中确定击实标准和击实方法。本篇文章基于此，首先进行简要的击实试验概述，然后分析影响击实试验结果的各项因素。希望本文的研究能够为读者提供有益参考。

关键词：击实试验；最大干密度；最优含水率

前言：常规土建工程中，填土的压实度是路基质量的关键参数。对于需要填土操作的工程来说，特别注意它的透水性和压缩性。按照在这方面的国家相关规定，需要进行击实试验以确定在工程中采用哪种碾压方法、夯击力度。在这项试验中，需要特别注意两个参数，即最大干密度和最优含水率，要保证它们的准确性。

1击实试验概述

在我国最为常用的击实试验方法，主要有轻型和重型两种，其中前者的试验主要用于水利工程，后者主要用于道路工程建设。试验方法参照我国《土工试验方法标准》、《土工试验规程》。

这种试验主要对土体进行夯击，以此打散原有的土体结构，实现土粒重新排列，提高土体的压实率，降低孔隙率，通过这样的操作保障工程用土的稳定性、承载力。含水率与干密度呈现一定关系，因此在试验中要注意击实功能大小。此外，土体原本的干密度、试验方法也会影响试验结果，为了避免在这过程中出现误差，需要尽可能考虑各种影响因素，以此保证试验结果精确度。

2击实试验准备以及最大干密度和含水率因素分析

2.1击实所需设备以及操作步骤

试验所需设备以及仪器的具体要求，如表1所示。

除了表1所示的设备之外，还有烘箱、喷水设备、碾土器、推土器、修土刀。关于土样制备，要求其重量小于20kg，将土壤自然风干或采用相关仪器进行烘干处理后，采用孔径5mm的筛拌匀，然后按照每份2.5kg一份的要求分成5份，估计这些土样的最优含水率，每一份含水率相差2%，以此为一组。按照上述步骤，由此得出一份最接近最优含水率的土样[1]。

关于试验的操作步骤，主要分为三步进行：第一步，将土样（600g～720g）装入击实筒内进行夯击操作，要求在这个过程完成后，土样高度仍大致相同，并且每层交接面刨毛。为了确保击锤对土样的力度均匀，保证较好的效果，因此这个环节采用电动击实仪，击实操作后控制试样高度低于6mm。第二步，使用修土刀刮去击实筒内的试样，要尽可能地收集到测试土样，并进行称量，最小精确到克的单位。第三步，取30～40g的土样称量其含水率。

2.2击实功能因素以及含水率、最大干密度互相关系

上文提到，击实功能越大那么最高干密度越大，含水率也越小。这是因为土体经过高强度的压实作用下，造成其土粒间的阻力减小，完成土粒重新排列，由此减小其孔隙，增大密实度。

根据试验得出的数据曲线，在保持一致击实功能的条件下，测试土样在干密度随含水率增加而增大，但是前者达到最大值后，再继续增加土样的含水率，非但不能提高干密度的数值，还会进一步降低。此最大数值为最大干密度，对应的含水率为最优含水率[2]。

通过更进一步的击实试验，发现含水率偏低或偏高都会影响土体最大干密度、最优含水率。当土体含水率偏低，土体颗粒之间的阻力大，在压实作用下不能很好地改变土粒结构，也不利于其颗粒之间移动。但是增大土的含水率，那么土粒水磨增厚，使得各个土颗粒之间移动得到充分的润滑，更容易完成压实操作。当土体含水率偏高，存在其中的空气难以排出，再继续添加土的水量，使其孔隙体积增大，进一步降低土的干密度。对于最优含水率估算，要考虑各种类型的土壤，其中粘性较大的土壤含水率较高，而砂性土壤的含水率相对较低，就土的最大干密度来看，砂性土壤最接近[3]。

2.2余土高度以及干法、湿法因素

在击实试验中，部分用于测试的土样会高于或低于击实筒顶的高度，通常最理想的状态是击实筒高度与土样高度一致。为了表明测试土样不同高度，所呈现的最大干密度和最优含水率关系，会采取数据曲线的方式表示。当土样高度与击实设备保持一致，那么呈现的就是一条等功能击实曲线；若是土样偏高，呈现的击实曲线则是干密度与含水率非等功能。所以需要在击实试验中控制余土高度。不同余土高度（单位：mm）对测试土样的干密度（单位：g/cm3）影响，如表2所示。

从表2得知，当余土偏高（大于6mm）时，测试土样的干密度才能控制在允许误差范围，因此为了最大限度保证击实试验的准确性，要避免余土高度大于6mm。

不同的土样制备方法，也会影响测试土样干密度的试验结果。以粘土为例，采用烘干处理的土样，对最大干密度影响最大，风干土次之，天然土最次。鉴于此，需要采用烘干土作为测试土样，以此保障击实试验结果准确性。

结论：综合上述，通过击实试验中可以得知工程填土的最大干密度和最优含水率，以此确保工程的质量。基于这个要求，本文分析了影响击实试验结果的各项因素，主要有击实功能、余土高度以及土样制备三种因素。在试验过程中要充分考虑各项影响因素，以此保证最大干密度和最优含水率准确性。

参考文献

[1]严建平，林盛吉.基于不同压实功下的套井回填最大干密度及最优含水率换算研究[J].浙江水利科技，2016，44（04）：53-56.

[2]彭永凯.Excel中用Newton迭代法求解土的最优含水率和最大干密度的方法[J].铁路计算机应用，2014，23（06）：67-68.

[3]曹仁良.浅议最大干密度和最优含水量的确定及其影响因素[J].科技创新导报，2009（33）：117-118.

（作者單位：湖南交通职业技术学院）