浅谈砂砾土相对密度质量控制.doc

1、浅谈砂砾土相对密度质量控制摘要为更科学有效的控制坝堤、渠堤的砂砾土密实度，本文以某工程为例，对砂砾土的密度质量控制谈谈自己的看法。 关键词砂砾土 密度 质量控制 中图分类号： O213.1 文献标识码： A 一、前言 为更科学有效的控制坝堤、渠堤的砂砾土密实度。新疆水利工程伊犁河南岸干渠、布尔津西水东引工程等以广泛的使用砂砾土相对密度 Dr来控制其密实度。 相对密度是无粘性粗粒土精密度的指标，对于土作为材料建造的构筑物和地基的稳定性，特别是在抗震稳定性方面具有重要的意义。砂砾土填筑标准采用相对密度指标，而砂砾土相对密度指标的主要影响因素有砂砾土的填筑干密度 d、最大干密度 dmax、最小干密度

2、 dmin，所以，用相对密度作为砂砾土填筑的控制指标，其关键问题在于最大干密度 dmax、最小干密度 dmin 的测定以及如何依据所测填筑料的 P5含量和超粒径来计算干密度确定其相对密度。 二、相关定义 三因素相关图（dP5Dr）指“干密度砾石含量相对密度”相关图。P5 含量指大于 5mm 的颗粒含量。超粒径指大于 60mm 的粗粒料。 三、问题的提出 因现场施工中我们发现砂砾料填筑渠堤时因各种原因使得填筑料砾石含量变化大以及相对密度控制现场的渠堤碾压时相对密度值有很多的异常现象(如相对密度大于 1 或很难达到设计值)。为此我们在室内试验时对不同砾石含量进行了相对密度试验。 四、试验方法及相关

3、数据 试验方法依据 SL237-1999土工试验规程振动台法（干法）测定最大干密度。相关数据如下 图 1-2P5=10%颗分曲线 图 1-2P5=20%颗分曲线 图 1-3P5=30%颗分曲线 图 1-4P5=40%颗分曲线 图 1-5P5=50%颗分曲线 图 1-6P5=57%颗分曲线 图 1-7P5=65 颗分曲线 图 1-8P5=70%颗分曲线 图 1-9P5=80%颗分曲线 P5 含量 筛孔孔径 10% 20% 30% 40% 50% 57% 65% 70% 80% 60 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 40

4、96.7 93.5 90.2 87.0 83.7 81.4 78.8 77.2 73.9 20 92.9 85.8 78.8 71.7 64.6 59.7 54.0 50.5 43.4 10 91.0 82.0 73.1 64.1 55.1 48.8 41.6 37.1 28.2 5 90.0 80.0 70.0 60.0 50.0 43.0 35.0 30.0 20.0 2 75.5 67.1 58.7 50.3 41.9 36.1 29.4 25.2 16.8 1 70.3 62.5 54.7 46.9 39.0 33.6 27.3 23.4 15.6 0.5 50.3 44.7 39.1

5、 33.6 28.0 24.0 19.6 16.8 11.2 0.25 33.6 29.9 26.2 22.4 18.7 16.1 13.1 11.2 7.5 0.075 8.2 7.3 6.3 5.4 4.5 3.9 3.2 2.7 1.8 d10= 0.08 0.09 0.09 0.10 0.12 0.14 0.18 0.22 0.40 d30= 0.21 0.25 0.31 0.40 0.57 0.76 2.30 5.00 11.09 d60= 0.69 0.87 2.19 5.00 15.10 20.00 24.10 26.50 30.00 不均匀系数 Cu 8.5 10.0 23.5

6、 48.5 125.8 144.9 136.9 122.7 75.0 曲线系数 Cc 0.8 0.8 0.5 0.3 0.2 0.2 1.2 4.4 10.2 表 1 图 2 P5 含量% Dr=1.00 Dr=0 Dr=0.75 Dr=0.80 Dr=0.85 20 1.96 1.71 1.89 1.9 1.92 30 2.03 1.77 1.96 1.97 1.99 40 2.10 1.83 2.03 2.04 2.05 50 2.15 1.88 2.08 2.09 2.10 60 2.18 1.90 2.10 2.12 2.13 65 2.18 1.90 2.10 2.12 2.13 7

7、0 2.17 1.89 2.08 2.10 2.11 80 2.13 1.84 2.05 2.06 2.08 表 2 用等量代换法配制不同含砾石料颗粒级配如图 1-1 至图 1-9 和表 1所示。用 P5(5mm 的颗粒含量)来表示含砾量。这些级配曲线的一些特征粒径值、不均匀系数 Cu、曲率系数 Cc 如表 1 所示。根据 SL237-001-1999土的工程分类把级配曲线图 1-1、1-2、1-3、1-4 定名为级配不良砂(SP)。级配曲线图 1-5、1-6、1-8、1-9 均定名为级配不良砾(GP)，级配曲线图 1-7 定名为级配良好砾(G)，从图 1-1 到 1-9、表 1 可以看出当

8、P5 含量在 65%时土的级配最好，P5 含量在 57%时是砂砾料天然级配。其它为等量代换法配制不同 P5 含量时的级配曲线图。 图 2，表 2 是通过不同 P5 含量配制的砂砾料，试验方法依据SL237-1999土工试验规程振动台法（干法）测定最大干密度、最小干密度，绘制出三因素关系曲线图 2。 五、试验结果分析 1、根据表 2 中的数据，可得到试验砂砾料的最大干密度 dmax和最小干密度 dmin 与含砾量 P5 之间的关系。从图 1-7 可以看到当 P5达到 65%颗粒级配是最好的。如图 2 所示，最大干密度 dmax 和最小干密度 dmin 在含砾量约为 65%时达到最大值，说明砾石颗

9、粒在这个砾石含量下可能形成稳定的骨架，细颗粒基本上充填了砾石骨架的空隙；当含砾量小于 60%时，最大和最小干密度随着含砾量的减少而减小，说明含砾量在 1060%之间，砾石颗粒随含砾量的增多，由漂浮在细颗粒中到逐步形成稳定的骨架；当含砾量大于 65%时，随着含砾量的增加，最大和最小干密度值减小，说明砾石颗粒虽然形成了骨架，但细颗粒并未完全充填砾石颗粒之间的空隙。从孔隙比的角度来看，图 2 也表明在同样的相对密度情况下，孔隙比在含砾量约为 65%左右时最小。 2.1、但由于天然砂砾料颗粒级配变化较大，现场质量检测中，往往会遇到填筑料的最大粒径大室内试验的最大粒径（SL237-054-1999 粗颗

10、粒土相对密度试验中最大粒径为 60mm）,使得施工现场按三因素（dP5Dr）相关图所查的相对密度值大于或等于 10。由于含超径砂砾料填筑料的最大、最小干密度未测，无法计算其相对密度值，从而无法评价其填筑质量。因此我们有校正公式来进行计算。 现场超粒径干密度校正公式： 公式 1 校正后干密度，g/cm3 d天然干密度或填土的相应干密度 g/cm3, Gs粒径大于 60mm 颗粒的干比重, w水的密度, g/cm3 P粒径大于 60mm 颗粒的含量（用小数表示） 计算至 0.01 g/cm3 相对密度公式： 公式 2 Dr-相对密度 d天然干密度或填土的相应干密度，g/cm3 dmax最大干密度，

11、g/cm3 dmin最小干密度，g/cm3 一般情况下，砾石的比重 Gs 在 266278 之间。 2.2、计算实例 渠堤填筑料为砂砾土填筑料，相关砂砾料试验数据见表 1 表 2，图1-1 至图 1-9、图 2 设计相对密度 Dr0.80。现场检测用贯砂法检测干密度。校正公式见公式 1 Gs 干比重为 2.76。各试坑测得数据如下： 测点序号 P5(%) d dmax dmin Dr P(%) 校正后的 d， 校正后的 Dr， 40 2.07 2.10 1.83 0.90 / / / 50 2.07 2.15 1.88 0.73 / / / 40 2.14 2.10 1.83 1.13 10

12、2.09 0.97 65 2.17 2.18 1.90 0.97 / / / 65 2.21 2.18 1.90 1.09 20 2.11 0.77 表 3 从表 3 计算结果中可以看出测得的干密度 d=2.07 因砾石含量P5 不同P5=40%，P5=50%，根据砾石含量 P5 查相度密度三因素关系图图 2 最大干密度 dmax 和最小干密度 dmin 分别为dmax=2.10, dmin=1.83；dmax=2.15, dmin=1.88。计算出相度密度Dr，Dr=0.90 达到设计相对密度 Dr0.80, Dr=0.73 未到设计相对密度 Dr0.80；超粒径 P 大于 60mm 颗粒分

13、别为 10%、20%在不进行超粒径 P 校正时相对密度 Dr 都1,按超粒径 P 百分含量校正后：超粒径 P校正后的相对密度 Dr，=0.97 达到设计的相对密度 Dr0.80、超粒径 P校正后的相对密度 Dr，=0.77 未到设计的相对密度 Dr0.80。 六，结 语 砂砾料的含砾量 P5 对最大干密度 dmax 和最小干密度 dmi 有比较明显的影响。含砾量(d5mm 的颗粒含量)约 62 %左右时，砂砾料能得到最大程度的密实相应会有个最大干密度。 在砂卵石填筑质量检测中，遇见砾石含量的不同、超径，是难以避免的，本文用相对密度三因素关系图及超粒径校正公式的方法合理的评价砂砾料料填筑质量的方法。 因此可以看出砾石含量 P5（大于 5mm 的颗粒含量）对最大干密度dmax 和最小干密度 dmin 有较大的影响。所以施工现场检测砂砾料的密实度要根据 P5 含量去查相对密度三因素关系图来确定最大干密度dmax 和最小干密度 dmin。对颗粒超粒径过多时因进行校正以便更科学的控制砂砾料填筑施工质量。