江西红壤粘土击实试验探究

郭晓娟, 李圣凡

(1.江西省水利规划设计院，江西 南昌　330029； 2.萍乡市水利水电勘察设计院，江西 萍乡　337000)

0　引言

红壤为发育于热带和亚热带雨林﹑季雨林或常绿阔叶林植被下的土壤[1]。其主要特征是缺乏碱金属和碱土金属而富含铁﹑铝氧化物，呈酸性红色。红壤在中亚热带湿热气候常绿阔叶林植被条件下，发生脱硅富铝过程和生物富集作用，发育成红色，铁铝聚集，酸性，盐基高度不饱和的铁铝土[2]。经土颗粒分析，江西大部分红壤属于粘土，击实试验所探究的工程土体即属于此环境中的粘土，故称之为红壤粘土。

受江南气候及岩性条件影响，形成了江西境内广泛分布的红壤粘土，主要分布在丘岗地带，且多成为水利工程的建筑物地基，或堤坝天然建筑材料。因此，关于红壤粘土的击实试验研究就显得尤为重要。

1　概述

1.1　原理概述

室内击实试验是为了确定扰动土料在一定量击实功能作用下干密度随含水率变化的关系曲线，以求得土的最大干密度和最优含水率，了解土的压实特性，为工程设计和现场施工碾压提供土的压实性资料。

土的压实程度与含水率、压实功能和压实方法都有着密切的关系。当压实功能和压实方法不变时，则土的干密度随含水率的增加而增加；当干密度达到某一最大值后，含水率的继续增加反而会使干密度不断减小。此一最大值就称为土料的最大干密度，相应的含水率称为最优含水率。

1.2　影响因素

(1)击实试验方法击实试验分为轻型和重型两种。两种仪器尺寸规格见表1。

表1　轻型、重型试验仪器规格

(2)土样制备方法土样制备方法烘干法、风干法和自然法不同所得出的击实试验结果也会有较大的差异*冯友兵，浅析红粘土击实比对试验，2011。。

(3)余土高度击实后余土高度不等，干密度和含水率的曲线就不是一条等功能曲线。因此规程规定余土高度不得超过6 mm。

(4)润滑剂击实时在筒壁涂抹一层薄的凡士林可以有效地减小摩擦，大量的研究数据表明：涂抹润滑剂所得的干密度要大于未涂抹润滑剂的结果。

(5)土样重复使用重复使用的土样比表面积小，所得最大干密度要大于未重复使用的土料。

2　工程实例

江西省吉安市某堤防加固工程，因堤身填土的最大干密度是评判填土是否压实的重要指标之一，因此进行了室内击实试验。室内试验采用轻型试验方法，余土高度均<6 mm，且都使用了凡士林润滑剂，土料均未重复试验。该批土料采用了四种不同的含水率制备方法，对四种方法的试验结果进行分析总结研究。该批土料共计8组，取样地点为同一料场范围内，其物理性试验和颗粒分析指标见表2。成果表明，8组试样可归为同一类土。

表2　红壤粘土物理性试验和颗粒分析指标

室内击实试验依据土样制备方法不同共分为3组,其中1号、2号试样为烘干土，3号、4号、5号、6号为风干土，7号、8号为天然土，而第2组风干土又依据含水率的配制方法不同分为2组，一组是将天然含水率的土风干为不同含水率进行击实，另一组是将土风干，然后再加水制备成不同含水率的试样。击实试验成果见表3。

表3　红壤粘土试验不同制备方法击实试验成果对照表

从以上的试验结果可以看出因为土样制备方法的不同从而引起土样击实的最终结果存在不同程度的差异。其中最大干密度以烘干法最大，风干法次之，而自然法是最小的，而引起这种差异的原因是由组成红壤粘土胶粒的主要化学成分游离氧化铁的性质引起的。因为游离氧化铁在岩土中的胶结作用不仅与它们的含量、分布形式有关，还与它们的结晶程度、水化程度等有关。在105℃的高温烘干下，游离氧化铁的结晶和水化形态都被高温破坏蒸发，从而引起了胶粒性质的很大变化，因此烘干法对红壤粘土的最大干密度的影响是最大的。

在风干法中依据含水率的配制方法得出的试验结果中，第一种方法由天然土风干成不同含水率进行的击实试验得出的最大干密度要小于将天然土先风干再加土制备不同含水率的试验结果，这也证明了温度对红壤粘土击实试验的影响是很明显的。

从红壤粘土这种特殊的性质对工程地质的影响考虑，试验结果应最后采用风干法中风干成不同含水率的击实指标，这样更合理和符合实际情况。

此批红壤粘土亦检测了天然含水率及湿密度，从表中可以看出天然状态下的干密度达到1.47 g/cm3，比室内烘干法测得的最大干密度1.44 g/cm3还要大许多。这是因为红壤粘土的粘粒含量很高，天然状态是经过固结而成的固结土或超固结土，土中孔隙内的水及空气在日积月累的固结过程中慢慢消散直至无法压缩。而室内击实试验由于受到时间、空间以及击实功等诸多因素影响，无法像天然状态一样使土达到固结状态，因而它所得出的最大干密度往往较天然状态小。

3　结束语

红壤粘土作为一种特殊土，在江西境内广泛分布，因而研究它的工程特性对工程地质的影响就显得尤为重要。实验证明，在风干法中依据含水率的配制方法得出的试验结果中，由天然土风干成不同含水率进行的击实试验得出的最大干密度要小于将天然土先风干再加土制备不同含水率的试验结果，且试验温度对红壤粘土击实试验成果也具有明显影响。因此，从红壤粘土这种特殊的性质对工程地质的影响考虑，试验结果应最后采用风干法中风干成不同含水率的击实指标，这样更合理和符合实际情况。

参考文献：

[1]方少文，杨洁.江西省红壤粘土壤侵蚀与防治技术研究[M].郑州：黄河水利出版社，2010.

[2]黄道友，彭廷柏，陈桂秋，王克林.亚热带红壤丘陵区季节性干旱成因及其发生规律研究[J].中国生态农业学报,2004(1):124-126.