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摘要：对平原水库大坝压实度的快速检测进行了大量的“三点击实”和标准击实试验。分析了三击实试验中在减水或者加减水条件下试验方法的可行性和数据合理性。并与标准击实试验方法作了比较。得出了在加、减水条件下的减水情况和试验方法是可行的。
关键词：三点击实；最大变换干密度；最优含水率；填土含水率的差；数解法；压实度
前言
在减水的情况下，最佳含水率与填土含水量的差值一般在-3%～0之间。在试验过程中，当土壤减水率小于6%时，三次点击试验结果较为合理。用三点击实实试验法测填土压实度的时间要小于标准击实试验方法，方法为6-8小时。三点击实试验填筑土压实度的方法适用于土质较大的工程。提出了三点击实在减水过程中的实际测试步骤和注意事项。
“碾压式土石坝设计规范（DL／T 5395-2007）”规定，“砾石和碎石土壤应作为压实度和最佳含水量的设计控制指标，以及设计干密度应乘以压实度由压实度”。在现场施工过程中，通过对碾压参数的监测，以满足相关规定，比较土壤干密度、填土干密度和最大干密度。
室内击实试验确定了其最大干密度和最佳含水量，并与土壤性质有关。同时，试验需要2-3 d时间，导致坝体填筑和等待。用“三点击实”试验法计算压实度仅为2-3小时，如果按数值解法编制压实计算，节省了近1/4的时间，提高了试验进度。一些人等认为它是合理利用拟合抛物线顶点在一定范围内发现的最大湿密度和最佳加水率。它可以用三点数法来确定。认为当填土含水率小于4%～1%的最佳含水率时，三点法的压实度几乎接近图解法的压实度。误差仅仅0.5，能满足要求。《碾压式土石坝施工规范（DL/T 5129-2001）》中规定了仅对三点击实试验加水的情况用数解法求压实度。在实际轧制过程中，轧制过程中的含水率可能比材料现场的土壤样品含水率大得多，而且材料场的土壤样品有较大的差异。在这个时候，三点击实的测试做第二点时继续加水有很大的可能造成试验结果失真。此时，需要进行减水进行压实试验。本文对此进行了研究。
一、三点击实试验法的原理
填土压实度D的概念是压实密度的最大干密度对应于实验室标准压实试验的百分比，它反映压实后土壤的密度，即：
式中：ms土样中土颗粒质量；该公式的物理意义是以土壤湿质量百分比表示的水量。
这是改造后的湿密度。最佳含水率与和填土含水率的差值与（1+wf）之比。该方法同时以环形切割器为样本，同时对环形切割器附近的土壤进行采样，及时进行三点击实试验，较好地考虑了土壤紧实度的变化。
二、三点击实减水试验法
2.1减水情况下的数解法及数据处理
①根据规定，用坝上的环形刀对坝面土试样进行碾压，测定了碾压后填土的湿密度。同时，在环剪土试样上进行了足够数量的土样密封试验，并进行了室内试验。在试验过程中，将5毫米筛快速交叉，分为三部分，分别密封保存，每次3公斤，以避免土样含水率与填土含水量的差异。
②为保证压实试验的准确性，建议用3公斤标准土样进行标准击实试验，以保持填土含水率，剩余土高度在3厘米以内，可测量湿密度。其变换湿密度为。
③为了保持填土含水量，采用3公斤的封闭土样作为室内压实试验，测定了湿密度，得到了湿密度。此时，必须遵循湿密度，然后必须减少第三个样品进行压实试验。得到其变换湿密度为。
④若湿密度变化较小，需在土壤中添加第三种土样进行压实试验。压实密度为P3，转化湿密度为。
⑤根据A、B、C三点绘制抛物线，并用两条抛物线得到抛物线顶点三点。在减水条件下，最大干密度是最佳含水量与土壤含水量的差异。
（4）
利用电子表格excel绘制拟合曲线或数学方法处理数据，方便快捷。
⑥根据式（1）原理计算填筑土体的压实变。
2.2加、减水条件下的数解法及数据处理
①同2.1节中步骤①②③；如果湿密度的变化相对较小，此时，为了保证三点击实试验成功，土壤第三个样品需要添加水做击实试验，含水率所显示的是Z3，测得击实湿密度ρ3，变换湿密度为。
②以变换湿密度P为纵坐标，加水率二为横坐标，根据A、B、C三点绘制抛物线，并用两条抛物线得到抛物线顶点三点，得到三点的抛物线峰点。也就是说，在加、减水的条件下，最大干密度发生变化，这就是最佳含水量与填充水分的区别。
（5）
利用电子表格excel绘制拟合曲线或数学方法处理数据，方便快捷。
2.3小结
在公式（4）的观点和公式（5）在相同的形式，最大干密度和最佳含水量和填充土壤水分含量的差异（4）和公式（5）可以用来计算最大干密度、最佳含水量和填充水的含量，可应用于水的减少和由三点击实试验方法水分条件的加法和减法。
三、工程应用（南水北调工程大屯水库工程为例）
屯河水库工程是南水北调东线工程一期工程中的一个平原水库调度工程。大坝总长8913.99米，坝体496万5000平方米。坝型主要为砂壤土均质坝和裂隙粘土分区坝。
围坝填筑土料来源是库盘土料，土壤深度为0.3-2.4米，表面层为0.3米，材料层的表面层覆盖0.4-0.6米土层。表土清除后3 m土层，壤土中粉土含量高。主要为轻壤土和轻粉壤土。土壤被根据土层岩性和地层结构，将土场分为3个部分：A区裂隙勃土区、B区砂壤土区、C区裂隙黏土和砂壤土混合区；而裂隙黏土和砂壤土混合区又分为3个亚区：裂隙黏土厚度小于20 %；裂隙黏土在20 %到60%之间，裂隙黏土大于60%。根据土壤材料的分布，土壤材料的差异很大，而且很不均匀。仅采用标准干击试验确定土壤最大干密度和最佳含水量作为大坝压实的控制指标。因此，研究压实质量的快速检测方法是十分必要的。本文进行了大量的标准击实试验和三次击实试验，并进行了对比分析。
最大干密度和最佳含水量的土壤样品的轻型击实试验确定，如表2所示。干密度变化最大和最佳含水量和填充水含量的差异是表2所示，用水量减少的方法和精度非常满意的最大干密度的差异比轻型击实标准。最优含水率最大值为7.6%，结果很好。同时，在不同的减水条件下，在相同的土壤样品下进行三次点击试验。J4为例。试验结果如表3所示，通过不同的组合获得了最大干密度和最佳含水量。
分析认为，最佳含水率与填土含水量之间的差异越大，当地面被压碎时，土壤就很难通过地面。鉴于此，数值越小，土壤含水率越接近最佳含水率，标准压实试验越接近土壤含水量越接近土壤压实越容易。大坝的压实质量也很容易得到保证。表2数据分析和价值缩减一般为3.0%～0，减水率小于6%。三点击实结果是相当合理的。
以压实工程作为控制指标，只需计算最大干密度，不需要测量围坝工程中的含水量。这节省6-8小时。同时，对不同的土体特性适用性强。现场生产性试验的作用不可小看，施工方法与工程实际要紧密结合，生产性试验既是指导生产的必要环节，又是选择施工方法的验证手段。
结束语：
通过对三点击实试验法的进一步研究分析，得出以下结论。
①三点击实试验方法是从田间取样到压实度，需要2-3小时，标准击实试验方法需要10小时以上，节省大量时间。
②在一般含水率在3%～0以下的情况下，减水率均小于6%，三点试验结果相当合理。
③水下条件下三点击实测方法可行，数据处理方法简单，操作方便。在不测量土样含水率的情况下，可以得到压实度，与标准轻击试验相比节省了时间，加快了工程进度。
参考文献
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[3]SL 237-1999，土工试验工程[S].（SL 237-1999，Specification of Soil Test[S].（in Chinese））.
论文作者:郑好
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第10期
论文发表时间:2018/8/27
标签：密度论文; 压实论文; 土壤论文; 含水量论文; 含水率论文; 壤土论文; 抛物线论文; 《建筑学研究前沿》2018年第10期论文;