档案专家内容: 本文保留了岩土工程概念、公式和实验室程序的历史概述。它不是岩土工程研究、路堤设计、压实规范、质量控制计划,也不是现行标准的替代品。土壤参数、设备、压实能量、验收标准和安全工作方法由授权岩土工程师和认可实验室根据具体土壤和物体确定。
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压实松散土壤
松散土壤的压实度取决于固体颗粒的大小和形状及其结构。在未粘合土壤的情况下,最稀有和最致密的结构的孔隙度_n_和孔隙度系数_e_值的变化存在一定的限制。
如果将未结合的材料干燥并缓慢倒入烧杯中,使其在倾倒过程中不会压实,则会获得其_最稀有的结构_。该结构对应于孔隙度系数_emax_,原文中沙子的值在以下范围内:
emax = 0,7–1,0.
如果将相同的材料薄层倒入烧杯中,并用木锤敲击每一层,直到体积恒定,即直到在捣固下停止沉降,即可获得其“最致密的结构”。它对应于孔隙度系数_emin_,砂的值为:
emin = 0,45–0,65.
未结合土壤的压实度用相对压实度_ID_表示,该系数表示土壤相对于最高压实度的压实程度:

其中_e_是自然压实状态下的土壤孔隙度系数。最终的相对密度值为:
- 对于最稀有的结构 e = emax; ID = 0;
- 对于最稠密的结构 e = emin; ID = 1。
原文中太沙吉提出的沙土压实标准是:
- 稀疏压实的沙子:ID = 0–1/3;
- 中压实砂:ID = 1/3–2/3;
- 密实沙子:ID = 2/3–1。
对于道路上的路堤和路堤,文本要求_ID_ = 2/3–1。
可以使用体积比来代替以前的形式:

其中_V_为原状土样的体积,_Vmax_为等量土在最小压实状态下的体积,_Vmin_为等量土在最大压实状态下的体积。
**应用限制:**历史分类和术语不得直接转移到项目或施工现场。土壤类型、采样方法、样品条件、适用标准和项目要求可能会改变方法和标准。
压实结合土
对于结合土,压实不仅取决于固体成分的大小和形状及其结构,还取决于粘聚力。由于内聚力,固体颗粒粘在一起,因此在压实过程中将水从孔隙中挤出比未粘合的土壤困难得多,未粘合的土壤颗粒在负载下更容易移动。
压实结合土壤时,水量非常重要。通过捣实,水被挤出孔隙,水膜厚度减小;孔隙率降低,剪切强度和堆积密度增加。密度越高,单位体积的固体越多,孔隙越少。采用该比值作为评价结合土压实度的基础。文中压实控制采用干容重进行:
γd = Wd / V [N/cm3]
其中 Wd 是完全干燥的土壤样品的重量,单位为 N,V 是相同样品在干燥前处于压实状态的体积,单位为 cm3。
监考官的审判
Proctor 测试用于确定土壤中的水量与其压实度之间的关系。它确定_最佳湿度_,即对于给定的压实能量,压实的土壤给出最大干体积重量时的湿度。
历史上描述的普罗克特装置(图片1)由一个内径Ø = 10 cm、高度12 cm(图片1_a_)的金属圆柱体、相同直径和高度10 cm的圆柱体延伸部分(图片1_b_)和直径为5 cm、重量2,5 N 的金属冲击锤,位于直径稍大的圆柱形导轨中。导轨下端开口,上端封闭,开口稍宽,供滑枕手柄穿过(图1_c_)。气缸下端放置在较大的金属板上并在捣固时固定。
样品按照原程序干燥,并通过筛孔5 mm过筛,避免大颗粒的影响。然后将其与一定量的水混合,水量不能太多以致样品变成糊状,也不能太少以致样品无法处理。首先,将一层约 8 cm 高度放置在未压实状态的带有延伸部分的圆筒中,并用25 打击均匀分布在表面上进行压实。冲击是通过木槌从30 cm高度自由落体来实现的。施加厚度为8 cm的新层,用新的25冲头冲压,并在第三层上重复该过程。完成后,将延伸部分移除,将样品表面与下圆柱体边缘对齐,并去除多余的土壤。然后取出压实土壤样品,测定其干容重 γd 和水分含量 w。
图片1 — Proctor的实验
该实验重复5至6次,始终使用来自同一样品的新鲜、未经处理的材料,但使用不同量的水,以获得不同的_γd_和_w_值。土壤水分_w_ 应用于图表的横坐标,干容重_γd_ 应用于纵坐标(图片2)。连接点给出一条曲线,表明干堆积密度首先随水分增加至最大值,然后减小。与最大干容重_max γd_ 对应的湿度_wopt_ 称为_最佳湿度_。在本文中,人们普遍认为,在这种湿度下,对于给定的压实能量可以实现最高的压实。以这种方式进行的实验称为_标准普罗克托实验_。

图像 2 — 投影图.
实验室安全和标准: 设备尺寸、冲击锤质量和落差、层数和冲击力以及样品制备都是历史上传输的数据,而不是独立指导。有效的程序必须定义适当的标准和实验室计划。干燥、过筛和捣实会带来灰尘、飞散颗粒、挤压和撞击伤害的风险;需要适当的设备、保护和训练有素的操作员。
晶粒尺寸对5 mm的影响
原文指出,大于5 mm的颗粒如果占总质量的25%,则不会产生重大影响。如果超过25%,则应通过使用比例法或改进的普罗克托试验计算混合物的干体积重量来考虑它们的影响。
比例法计算
根据该方法,土料混合物的干容重_γdm_是根据5 mm上下颗粒的比例表示计算:

在哪里:
- γd — 通过开口筛的物料干容重5 mm;
- γsc — 残留在筛孔上的固体颗粒的体积重量5 mm;
- m — 留在筛孔5 mm 上的物料相对于总质量的重量百分比。
改良监考测试
根据原文引用美国垦务局的经验,如果大于5 mm的颗粒占土体总质量的比例超过1/3至2/3,则应以总质量进行测试。由于在直径为 10 cm 的圆柱体中无法成功完成此操作,因此在所谓的“改良 Proctor 实验”中使用了更大直径的圆柱体。文本描述了一个直径为15,2 cm、高度为23,2 cm的圆柱体,其中5,5 kp的样品被压实成三层近似相等的层,其中50较小的冲击力,每层的重量为4,53 kp,落差高度为45,7 cm。如果样品中颗粒含量达到20 mm,则使用未受干扰的材料进行测试。如果含有大于20 mm的颗粒,则将5,5 kp的样品通过20 mm的筛子进行筛分,筛子上的剩余部分用尺寸为5–20 mm的材料替换。
除了以这种方式描述的程序外,文中任何与标准方法不同的表现方法也称为修改的 Proctor 测试。
压实能量
Proctor 缸中样品的压实能量可以用下式表示,其中 N 为锤击次数,h 锤子高度,单位为 m,W 锤子重量,单位为 Mp(巨型池塘),V 样品体积,单位为 m3。
随着压实能量的增加,样品实现更大的压实,其孔隙率,即土壤中的水量减少,干容重增加。对于压实能 E1、E2、E3 和 E4,在图中3 中获得了相应的 Proctor 图。所有图都渐近逼近饱和图,也称为所有孔隙充满水时的0%气孔图,或95%孔隙充满水时的5%气孔图。

图3 — 不同压实能量的投影图。
横坐标为_w_ = wz = n / γs(1-n),纵坐标为_γd_ = γs(1-n),即可构建饱和图,其中_n_为土壤孔隙度,γs_为体积重量给定土壤的固体颗粒。由此可见,可以调节压实能量以获得所需的压实效果。为了控制天然土或压实路堤的压实度,文中常采用压实指数_Iz,即给定土壤或路堤的干容重_γd_与Proctor_γp_获得的容重之比:
Iz = γd / γp.
现场设计和控制: 实验室曲线本身并不能确认衍生层的质量。设计和控制计划中必须包括采样、层厚、机器通过的类型和次数、湿度、现场测量、承载能力、排水、邻近结构和地下设施。在没有组织信号和访问控制的情况下,请勿接近压路机或其他机械的工作区域。