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无粘性粗粒土压实特性研究 　　【摘要】：无粘性粗粒土因其强度高，透水性好是一种良好的筑路材料，但因填料粒径大，均匀性差，不易被压实，且碾压后的施工质量难以检测评定，工程中常将其弃之不用而采取借土方案来修筑路堤，造成公路建设费用增加和生态-环境破坏。通过对无粘性粗粒土的压实特性研究，以便使其 　　能够在工程中很好的应用。 　　【关键词】：无粘性粗粒土压实特性压实方法 　　中图分类号： TU66 文献标识码： A 文章编号： 　　1 引言 　　国道311鲁山沙河大桥引线工程（K487+200～K492+200）位于鲁山县楼张镇，全长5km，其中沙河大桥长760米，沿线地形地质条件比较复杂。在沙河大桥附近分布较多的无粘性粗粒土，特别是引线工程K490+120～K490+350段深挖路堑所产生的大量以玄武岩为主的石料，若全部废弃，借土填筑路堤，不仅对生态旅游区的环境造成较大的影响，而且将增加工程费用。为实现填挖平衡以及少占耕地，减少投资，设计与施工中将大量的挖方无粘性粗粒填料利用到路堤填筑，可避免大量借土和弃方。为了能够使用这些天然材料，节约资金，就需要对其压实特性进行研究。 　　2 影响压实的主要因素 　　影响无粘性粗粒土压实的因素很多，主要有压实功能、最大粒径、级配、颗粒形状等。 　　（1）压实功能 　　室内试验和现场碾压试验都说明随着压实功能增加，干密度的增加不与压实功能的增加成线性比例，随压实功能的增加，干密度迅速增大；但当压实功能增至某值以后，干密度的增加率减小，压实效果降低。单靠增加压实功能来提高干密度是不经济的，实际施工时应注意这一规律，选择经济合理的压实功能，据此选择出合适的压实机械和压实方法。 　　（2）压实方法 　　 压实方法不同，施加于土体上作用力的大小及作用原理不同，压实效果也不同与采用夯实法时，土体受的是冲击力；当采用平碾碾压时，土体承受的是碾的重量；当采用振动碾时，土体还要承受振动力。实践证明，对于无粘性粗粒土，在一定的静荷载和动荷载联合作用下，才能达到较好压实，振动法压实效果最好，而且铺土厚度可以提高，因此功效高。 　　（3）最大粒径 　　W.I.Low和C.Senet（1973）、史彦文（1981）等根据试验资料得出结论，干密度随最大粒径增加而增加。 　　（4）可压实性 　　在级配良好的粗粒土中，压实比F较大，这种土易于压实。在均匀粗粒土中，压实比F较小，这种土不易于压实。 　　（5）颗粒级配 　　颗粒级配直接影响粗粒土的压实难易与干密度大小，试验数据表明，凡不均匀系数Cu值大、曲率系数Cc在1～3左右，级配良好的粗粒土，其可压实性F均较大，最大干密度较大。 　　3 压实方法 　　粗粒土压实的施工过程中，采用的压实方法有人工夯、机械夯、振动夯和拖拉机、平碾、汽胎碾、凸块碾、振动凸块碾、振动平碾、重型振动平碾等。其中碾压机械分为自行式和牵引式两种。人工夯因劳动强度高、效果不理想，除早期施工和某些小型的土石方工程中仍有应用以外，工程中已较少采用，目前粗粒土路基工程压实中多采用机械压实的方法。如对风化石料、砾石土多采用凸块振动碾；对砂卵石、堆石等无粘性粗粒土和超粒径粗粒土多采用振动平碾和重型振动平碾；对公路路基工程多采用操作灵活的自行式振动碾；对填方量较大的情况，多采用牵引式振动碾。牵引式碾压机械具有碾重量大，压实效果好，摊铺厚度可以增大，工效高等优点。 　　对于以上的压实方法和设备，将其压实原理归结为三类，即静压、冲击和振动(快速连续冲击)。它们对粗粒土的作用和压实原理如图1所示，人工夯、机械夯、振动夯为冲击作用；拖拉机、平碾、凸块碾、汽胎碾属静压作用；凸块振动碾、振动平碾是振动、静压联合的快速连续冲击作用。压实试验证明，在静压、冲击或振动产生的快速连续冲击等外力的作用下，土体中压应力和剪切应力的大小，决定着压实机械下面不同深度粗粒土的压实程度。 　　 　　图1不同压实方法的压实原理 　　1．振动碾压 　　根据已有的调查资料和现场试验资料分析，振动碾具有静压碾不可比拟的优越性，它的摊铺厚度大，生产效率高，能量消耗少，是一种良好的压实机械。对于粗粒土路基的施工，更能显示出其优越性。在试验现场，用18t自行式钢轮振动压路机和牵引式30吨的重型钢轮振动压路机对试验路进行碾压，可以明显看出后者的工程进度和压实效果要比前者显著的多。所以，对于粗粒土路基的压实，特别是对超重载下粗粒土路基的压实，采用重型的振动碾压机械进行碾压，对确保压实质量和提高工程进度是非常有利的。 　　2．冲击压实 　　冲击力是以压力波的形式，从土体的表面传至土体的内部，从而在土体深处产生较大的应力。尤其近年来用强夯或超强夯在粗粒土路基工程中的应用，压实影响深度可深达数米，相比之下，冲击荷载比