档案专家内容: 该文章保留了岩土术语、公式和实验室程序的历史概述。它不是岩土工程研究、路堤設計、壓實規範、品質控制計劃,也不是現行標準的替代品。土壤參數、設備、壓實能量、驗收標準和安全工作方法由授權岩土工程師和認可實驗室根據特定土壤和物體決定。
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壓實鬆散土壤
鬆散土壤的壓實取決於固體顆粒的大小和形狀及其結構。在未黏合土壤的情況下,最稀有和最緻密結構的孔隙度_n_和孔隙度係數_e_值的變化存在一定的限制。
如果將未結合的材料乾燥並緩慢倒入燒杯中,使其在傾倒過程中不會壓實,則會獲得其「最稀有的結構」。此結構對應於孔隙度係數_emax_,其對於原文中的沙子的值在限制範圍內:
emax=0,7-1,0。
如果將相同的材料薄層倒入燒杯中,並用木鎚敲擊每一層,直到體積恆定,即直到在搗固下停止沉降,即可獲得其「最緻密的結構」。它對應於孔隙度係數_emin_,砂的值為:
emin = 0,45–0,65.
未結合土壤的壓實度以相對壓實度_ID_表示,此係數表示土壤相對於最高壓實度的壓實程度:

其中_e_是自然壓實狀態下的土壤孔隙係數。最終的相對密度值為:
- 對於最稀有的結構 e = emax; ID =0;
- 對於最稠密的結構 e = emin; ID =1。
原文中太沙吉提出的沙土壓實標準是:
- 稀疏壓實的沙子:ID =0-1/3;
- 中等壓實砂:ID =1/3–2/3;
- 密實的沙:ID =2/3-1。
如果是道路上的路堤和路堤,則文字需要_ID_ =2/3-1。
可以使用體積比來代替以前的形式:

其中_V_為原狀土樣的體積,_Vmax_為等量土在最小壓實狀態下的體積,_Vmin_為等量土在最大壓實狀態下的體積。
**應用限制:**歷史分類和術語不得直接轉移到專案或施工現場。土壤類型、採樣方法、樣品條件、適用標準和專案要求可能會改變方法和標準。
壓實結合土
對於結合土,壓實不僅取決於固體成分的大小和形狀及其結構,還取決於黏聚力。由於內聚力,固體顆粒黏在一起,因此在壓實過程中將水從孔隙中擠出比未黏合的土壤困難得多,未黏合的土壤顆粒在負載下更容易移動。
壓實結合土壤時,水量非常重要。透過搗實,水被推出孔隙,水膜厚度減少;孔隙率降低,剪切強度和堆積密度增加。密度越高,單位體積的固體越多,孔隙越少。採用此比值作為評估結合土壓實度的基礎。文中壓實控制採用乾容重進行:
γd = Wd / V [N/cm3]
其中 Wd 是完全乾燥的土壤樣品的重量,單位為 N,V 是相同樣品在乾燥前處於壓實狀態的體積,單位為 cm3。
監考官的審判
Proctor 測試用於確定土壤中的水量與其壓實度之間的關係。它確定_最佳濕度_,即對於給定的壓實能量,壓實的土壤給出最大乾體積重量時的濕度。
歷史上描述的普羅克托裝置(圖1) 由一個內徑 Ø = 的金屬圓柱體組成10 cm, 高度12 cm(圖片1_a_),相同高度直徑的圓柱體的延續10 cm(圖片1_b_) 和金屬衝擊鎚直徑5 cm, 重量2,5N,在直徑稍大的圓柱形導軌中。導軌下端敞開,上端封閉,有稍寬的開口供滑枕手柄穿過(如圖)1_c_)。圓筒的下端放置在一塊較大的金屬板上,並在搗固時固定。
將樣品以原程序乾燥並過篩5 mm以避免大顆粒的影響。然後將其與一定量的水混合,水量不能太多以致樣品變成糊狀,也不能太少以致樣品無法處理。首先,一層高度約為8 cm處於未壓實狀態並用25筆劃均勻分佈在表面上。衝擊是透過木槌從高處自由落體來進行的30 cm。應用新的厚度層8 cm, 與新的一起收費25擊中第三層並重複此過程。完成後,將延伸部分移除,將樣品表面與下圓柱體邊緣對齊,並去除多餘的土壤。然後取出壓實的土壤樣品,並測定其乾容重 γd 和水分含量 w。

圖片1— 普羅克託的實驗.
實驗重複5至6次,始終使用來自同一樣品的新鮮、未經處理的材料,但使用不同量的水,以獲得不同的_γd_和_w_值。土壤水分_w_ 應用於圖表的橫座標,乾容重_γd_ 應用於縱座標(圖片2)。連接點給出一條曲線,表示乾堆積密度首先隨水分增加至最大值,然後減少。與最大乾容重_max γd_ 對應的濕度_wopt_ 稱為_最佳濕度_。在本文中,人們普遍認為,在這種濕度下,對於給定的壓實能量可以實現最高的壓實。以這種方式進行的實驗稱為_標準普羅克托實驗_。

影像 2 — 投影機圖.
實驗室安全與標準: 設備尺寸、衝擊鎚品質和落差、層數和衝擊力以及樣品製備都是歷史上傳輸的數據,而不是獨立指導。有效的程序必須定義適當的標準和實驗室計劃。乾燥、過篩和搗實會帶來灰塵、飛散顆粒、擠壓和撞擊傷害的風險;需要適當的設備、保護和訓練有素的操作員。
晶粒尺寸對5 mm的影響
原文指出,大於5 mm的顆粒如果佔總質量的25%,則不會產生重大影響。如果超過25%,則應透過使用比例法或改進的普羅克托試驗計算混合物的乾體積重量來考慮它們的影響。
比例法計算
根據此方法,土料混合物的乾容重_γdm_是根據過大和過小的顆粒的比例表示來計算的5 mm:

哪裡是:
- γd — 通過篩孔的物料的乾體積重量5 mm;
- γsc — 殘留在篩孔上的固體顆粒的體積重量5 mm;
- m — 篩孔上剩餘材料的重量百分比5 mm相對於整個質量。
修改後的 Proctor 測試
根據原文引用的美國墾務局的經驗,如果顆粒大於5 mm改造1/3到2/3土的總質量,應以總質量進行試驗。由於在直徑相同的圓柱體中不可能成功地做到這一點10 cm,在所謂的「改良 Proctor 測試」中使用了更大直徑的圓柱體。文字描述了一個圓柱體的直徑15,2 cm和身高23,2 cm,其中樣本數量5,5kp 用 po 填滿三個近似相等的層50用重錘敲擊4,53kp 和跌落高度45,7 cm。如果樣本中含有的顆粒達到20 mm,測試是用未受干擾的材料進行的。如果它含有大於20 mm,數量5,5樣品的kp用篩子過篩20 mm,並用相同尺寸的材料替換篩子上的其餘部分5-20 mm。
除了以這種方式描述的過程之外,在本文中,任何與標準方法不同的表現方法也稱為修改的 Proctor 測試。
壓實能量
Proctor 缸中樣品的壓實能量可以用下式表示,其中 N 為錘擊次數,h 錘子高度,單位為 m,W 錘子重量,單位為 Mp(巨型池塘),V 樣品體積,單位為 m3。
隨著壓實能量的增加,樣品實現更大的壓實,其孔隙率,即土壤中的水量減少,乾容重增加。對於壓實能 E1、E2、E3 和 E4,在圖中3 中獲得了對應的 Proctor 圖。所有圖漸近逼近飽和圖,也稱為所有孔隙充滿水時的0%氣孔圖,或95%孔隙充滿水時的5%氣孔圖。

_圖3 — 不同壓實能量的投影圖。 _
橫座標為_w_ = wz = n / γs(1-n),縱座標為_γd_ = γs(1-n),即可建構成飽和圖,其中一個體積的土壤_n_n_濃度。由此可見,可調節壓實能量以獲得所需的壓實效果。為了控制天然土壤或壓實堤防的壓實度,文中常採用壓實指數_Iz_,即給定土壤或路堤的乾容重_γd_與Proctor_γp_獲得的容重之比:
Iz = γd / γp.
現場設計與控制: 實驗室曲線本身並不能確認衍生層的品質。設計和控制計劃中必須包括採樣、層厚、機器通過的類型和次數、濕度、現場測量、承載能力、排水、鄰近結構和地下設施。在沒有組織訊號和存取控制的情況下,請勿接近壓路機或其他機械的工作區域。