基于預(yù)測(cè)公式的簡(jiǎn)化“三點(diǎn)”擊實(shí)試驗(yàn)方法★

藺 彥 玲

(江蘇城市職業(yè)學(xué)院建筑工程學(xué)院，江蘇 南京 210036)

1 概述

在實(shí)際工程中，為了確定最優(yōu)含水率一般進(jìn)行室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)。擊實(shí)試驗(yàn)一般需配制5個(gè)不同含水量的試樣，有時(shí)還需補(bǔ)點(diǎn)，試驗(yàn)工作量大，試驗(yàn)周期長(zhǎng)，從取樣到獲得結(jié)果一般需要2 d～3 d時(shí)間，尤其在機(jī)械化程度高、工期緊的工程施工中，需要很長(zhǎng)的時(shí)間。為了解決以上問(wèn)題，本文在總結(jié)已有的研究的基礎(chǔ)上，提出了簡(jiǎn)化“三點(diǎn)”擊實(shí)試驗(yàn)方法。

2 已有方法回顧

分析總結(jié)已有的最優(yōu)含水量預(yù)測(cè)方法，大致可分為兩種：一種是通過(guò)現(xiàn)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出某一含水率下干密度與最大干密度的關(guān)系，通過(guò)減少擊實(shí)試驗(yàn)點(diǎn)如“一點(diǎn)法”和“三點(diǎn)法”來(lái)提高擊實(shí)試驗(yàn)效率；另一種由最優(yōu)含水率與土的其他參數(shù)之間的關(guān)系直接計(jì)算最優(yōu)含水率常用方法有各種經(jīng)驗(yàn)公式。

2.1 減少擊實(shí)試驗(yàn)點(diǎn)方法探討

最先提出最優(yōu)含水率預(yù)測(cè)公式的是I.H.Handani[1]，他認(rèn)為不同擊實(shí)功下土的最大干容重γmax與γ9存在一定關(guān)系，只需要進(jìn)行含水率為9%的擊實(shí)試驗(yàn)就可得出最大干容重，再通過(guò)最大干容重—最優(yōu)含水率關(guān)系可預(yù)測(cè)最優(yōu)含水量，此方法以巴基斯坦境內(nèi)土體推測(cè)而來(lái)，對(duì)我國(guó)的境內(nèi)的土體并不適合。于是與I.H.Handani做法類似，吳國(guó)永[2]對(duì)輕型和重型擊實(shí)試驗(yàn)分別建立含水量為8.5%和13%時(shí)的干密度ρd8.5,ρd13和最大干密度ρdmax的關(guān)系，利用最大干密度ρdmax-ωop的關(guān)系得出最優(yōu)含水率，此方法將室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)分為輕型和重型來(lái)分別考慮，且要將現(xiàn)場(chǎng)土樣的含水率風(fēng)干或烘干至13%或者8.5%，實(shí)際操作比較難以控制，試驗(yàn)時(shí)間可能超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)時(shí)間，實(shí)際意義并不大。

2.2 基于其他參數(shù)的最優(yōu)含水量預(yù)測(cè)

為了解決試驗(yàn)工作量大、時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，有學(xué)者提出了一系列的經(jīng)驗(yàn)公式，如土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，土的最優(yōu)含水率在塑限附近；吳中偉[3]提出土的最優(yōu)含水量為0.55～0.65液限；黃雄[4]利用matlab軟件對(duì)已有文獻(xiàn)中的土的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行擬合，得出最優(yōu)含水率擬合公式。經(jīng)驗(yàn)公式需測(cè)定土的一些基本指標(biāo)，工作量本身就很大，其次它們往往針對(duì)某一特定類型的土精確性高，效果好，不具有普遍的意義。

基于對(duì)已有數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)研究，李君純[5]提出：“最大干密度和最優(yōu)含水量關(guān)系在一狹窄的帶狀范圍內(nèi)變化，且這一帶狀關(guān)系和飽和曲線接近平行”(見(jiàn)式(1))通過(guò)分析認(rèn)為該預(yù)測(cè)公式的結(jié)果具有一定的代表意義，首先它集合了較多的樣本數(shù)量，樣本涉及土類、試驗(yàn)方法等比較全面，此外ρdmax-ωop與飽和曲線近似平行,與已有文獻(xiàn)結(jié)果一致，其結(jié)果具有普適性。

(1)

3 基于預(yù)測(cè)公式的“三點(diǎn)”擊實(shí)試驗(yàn)方法提出

(2)

其中，ρde為土的天然干密度。

該方法適用于有天然干密度與最大干密度經(jīng)驗(yàn)公式或已確定所需的最大干密度，優(yōu)點(diǎn)是不需要進(jìn)行土的液塑限試驗(yàn)測(cè)定，擊實(shí)試驗(yàn)的試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)由5點(diǎn)減少到3點(diǎn)，大大減少了擊實(shí)試驗(yàn)的工作量，使用方便。

4 方法驗(yàn)證及結(jié)果分析

以10組現(xiàn)場(chǎng)原狀土的干密度和室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)得出的最優(yōu)含水率(如表1所示)為依據(jù)，進(jìn)行該預(yù)測(cè)方法的精度驗(yàn)證。

表1 土樣原始數(shù)據(jù)及預(yù)測(cè)結(jié)果精度分析表

通過(guò)用10組現(xiàn)場(chǎng)干密度來(lái)預(yù)測(cè)最大干密度和預(yù)測(cè)最優(yōu)含水量，發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)的最優(yōu)含水量均位于預(yù)測(cè)的含水量范圍內(nèi)，說(shuō)明基于預(yù)測(cè)公式的簡(jiǎn)化“三點(diǎn)”擊實(shí)試驗(yàn)方法可行，精度滿足要求。

5 結(jié)語(yǔ)

本文總結(jié)了已有提高擊實(shí)試驗(yàn)效率方法，認(rèn)為李君純提出的統(tǒng)計(jì)法集合了較多的樣本數(shù)量，ρdmax-ωop與飽和曲線近似平行與已有文獻(xiàn)結(jié)果一致，其結(jié)果具有普適性；通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)干密度和最大干密度的統(tǒng)計(jì)研究，認(rèn)為在有一定實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上用現(xiàn)場(chǎng)干密度預(yù)測(cè)最大干密度可行，并提出了經(jīng)驗(yàn)公式；基于現(xiàn)場(chǎng)干密度與最大干密度經(jīng)驗(yàn)公式和李君純提出的統(tǒng)計(jì)法預(yù)測(cè)最優(yōu)含水率提出了簡(jiǎn)化“三點(diǎn)”擊實(shí)方法，該方法縮小了最優(yōu)含水量的范圍，降低了試驗(yàn)補(bǔ)點(diǎn)的可能性，減少了試驗(yàn)工作量，精度較高。