土力学与地基基础：最大干密度影响因素

击实填土最大干密度的影响因素众多，但最重要的是含水率、击实功和土的性质。

1.含水率

当含水率较小时，土中水的形态为水膜很薄的强结合水，土体较干。若要使土粒出现移动需要克服很大的粒间阻力。然而，此时的土粒之间摩擦力较大，土粒的相对移动较困难，不易被击实。

当含水率增加时，水膜变厚，土块变软；在水膜润滑作用下，土粒间的摩擦力有所减弱，土粒之间容易移动。因此，随着含水率增大，土的击实干密度增大，至最优含水率时，干密度达到最大值。

当含水率超过最优含水率后，水所占据的体积增大，含水率愈大水占据的体积愈大，颗粒能够占据的体积愈小。此时，作用在填土上的击实功，将有一部分被土中水分担，作用在土粒上的有效击实功降低，因而干密度逐渐变小。

由此可见，含水率不同，则改变了土中颗粒间的作用力，并改变了土的结构与状态，从而在一定的击实功能下，改变着击实效果。

2.击实功

夯击的击实功与夯锤的重量、落高、夯击次数以及被夯击土的厚度等有关；碾压的压实功则与碾压机具的重量、接触面积、碾压遍数以及土层的厚度等有关。

击实试验中的压实功可用式（1-39）表示：

式中　W——击锤质量（kg），在标准击实试验中击锤质量为2.5 kg；

　　　d——落距（m），击实试验中定为0.30 m；

　　　N——每层土的击实次数，标准试验为27击；

　　　n——铺土层数，试验中分3层；

　　　V——击实筒的体积，为1×10－3 m3。

在击实试验中，对于同一种土，用不同击实功下得到的击实曲线如图1-28所示。由此可见，不同击实功下曲线的形状不变，但最大干密度的位置却随着击实功的增大而增大，并向左上方移动。这就是说，当击实功增大时，最优含水率减小，相应最大干密度增大。所以在工程实践中，若土的含水率较小时，则应选用击实功较大的机具，才能把土压实至最大干密度；在碾压过程中，如未能将土压实至最密实的程度，则须增大压实功（选用压实功较大的机具或增加碾压遍数）；若土的含水率较大，则应选用压实功较小的机具，否则会出现“橡皮土”现象。因此，若要把土压实到工程要求的干密度，必须合理控制压实时的含水率，选用适合的压实或击实机具，才能获得预期的效果。

图1-28　饱和土的击实曲线

3.土的性质

土是固相、液相和气相的三相体，即以土粒为骨架，以水和气体占据颗粒间的孔隙。当采用压实机械对土施加碾压时，土颗粒彼此挤紧，孔隙减小，土粒出现移动、重组，形成新的土骨架，粗粒土之间摩擦和咬合增强，细粒土之间的分子引力增大，从而土的强度和稳定性都得以提高。在同一压实功作用下，含粗粒越多的土，其最大干密度越大，而最佳含水率越小，即随着粗粒土的增多，击实曲线的峰点越向左上方移动。

土的颗粒级配对压实效果也有影响。颗粒级配越均匀，压实曲线的峰值范围就越宽广而平缓；对于黏性土，压实效果与其中的黏土矿物成分含量有关；添加木质素和铁基材料可改善土的压实效果。(www.xing528.com)

砂性土也可用类似黏性土的方法进行试验。干砂在压力与振动作用下，容易密实；稍湿的砂土，因有毛细压力作用使砂土互相靠紧，阻止颗粒移动，击实效果不好；饱和砂土，毛细压力消失，击实效果良好。

思政小课堂

在有压实度要求的工程施工中，都需要开展击实试验，目的是以最小的能量消耗获得最大的压实密度以及最优含水率。正是有了无数工程试验员在基层岗位上的坚守，才铸就了大国工程的灿烂、辉煌。

动画—工匠精神

无论在传统制造还是现代智能制造领域，工匠始终是中国制造业的中坚力量。工匠们的守正创新、追求卓越是我国从“中国制造”走向“中国智造”、从“富起来”走向“强起来”的必要支撑。2016年3月5日，李克强总理在第十二届全国人大四次会议的政府工作报告中首次提到“工匠精神”。“工匠精神”就是追求卓越的创造精神、精益求精的品质精神、用户至上的服务精神。让工匠精神深入人心，就要创造更多“工匠故事”。被誉为“发动机焊接第一人”的高凤林，港珠澳大桥建设中的“深海钳工”管延安，做好电线电缆“守门员”的叶金龙，与马达结缘一辈子的吴玉泉……，一批批国家级技能大师，坚守产业报国的初心，在平凡的岗位上成就了不平凡的业绩。

习近平总书记对我国技能选手在第45届世界技能大赛上取得优异成绩表示祝贺时指出：“劳动者素质对一个国家、一个民族发展至关重要。技术工人队伍是支撑中国制造、中国创造的重要基础，对推动经济高质量发展具有重要作用。要健全技能人才培养、使用、评价、激励制度，大力发展技工教育，大规模开展职业技能培训，加快培养大批高素质劳动者和技术技能人才。要在全社会弘扬精益求精的工匠精神，激励广大青年走技能成才、技能报国之路。”作为技能型人才的我们应坚守初心，在技能成才、技能报国的道路上取得更大成绩，做出更大贡献。

项目小结

土的物理性质分析与工程分类，内容涵盖土的形成条件、土的三项组成、土的物理性质及物理状态指标的含义、土的工程分类方法及土的击实性。通过本项目的学习，掌握土体物理性质及状态指标的测试及计算，能够根据土体的各项指标判断土体的工程特性并对土体进行分类。

项目思考题

1.粒径级配曲线的纵横坐标各表示什么？不均匀系数Cu＞10反映土的什么性质？

2.土的结构通常分成哪几种？

3.土由哪几部分组成？

4.在土的三相比例指标中，哪些指标是直接测定的？其余指标如何导出？

5.无黏性土最重要的物理状态指标是什么？

6.黏性土最重要的物理特征是什么？何谓液限？何谓塑限？

7.土的压实性与哪些因素有关？何谓土的最大干密度和最优含水率？

8.某黏性土的含水率ω＝36.4%，液限ωL＝48%，塑限ωP＝25.4%。试计算该土的塑性指数ωP、液性指数ωL，并根据塑性指数确定该土的名称。

9.某砂土土样的天然密度为1.77 g/cm3，天然含水率为9.8%，土粒相对密度为2.67，烘干后测定最小孔隙比为0.461，最大孔隙比为0.943。试求天然孔隙比e和相对密度Dr，并评定该砂土的密实度。

10.已知某土样的土粒比重为2.72，孔隙比为0.95，饱和度为0.37。若将此土样的饱和度提高到0.90时，每立方米的土应加多少水？