三點擊實試驗法在水庫工程中的運用

趙多明

（新疆額爾齊斯河流域開發工程建設管理局 新疆 烏魯木齊 830000）

1 前言

三點擊實試驗法又稱快速壓實控制法，此法在國外土壩、機場等土方填筑工程中運用廣泛。該方法進行現場檢驗時，不需測定土方含水量，僅在測定現場濕容重后，用現場容重試驗的土樣做三種不同含水量的擊實試驗，測定三個擊實濕容重，就可以確定填土的壓實度、最優含水量與現場填土含水量的差值。采用此法不僅操作簡便，更重要的是能節約試驗時間，不影響施工進度。

2 原理

2.1 壓實度

由壓實度定義可以得出：

其中：ρdf為填土干密度；ρdfmax 為室內標準擊實試驗最大干密度；ρf為現場濕密度；ωf為填土含水量。

三點擊實試驗法通過現場取樣擊實，實測出現場濕密度，再引入參數Z(加水量與加水前濕土重的比值)用圖解法或數解法求得變換后的標準擊實最大濕密度ρdfmax(1+ωf)。則壓實度 D=ρf/ρdfmax(1+ωf)可直接得出，并不需要現場測定填土含水量和標準擊實最大干密度。

2.2 填土含水量與最優含水量的差值

填土含水量與最優含水量的差值：

其中：ωop為最優含水量；ωf為填土含水量；Δ為含水量偏差修正值；Zm為含水量偏差。

Δ和Zm均可在三點擊實控制圖中查得或直接用數解法求得，由此可得出最優含水量與填土含水量的差值這一質量控制指標。

3 工程實例

3.1 工程概況

“500”水庫是新疆引額濟烏一期一步工程尾部調節水庫，位于阜康市西北天山北緣遠端沖洪積扇細土平原區，是經三面筑壩而成的典型平原水庫。設計壩型為均質土壩，水庫水域面積 20.2km2，庫容 1.72×108m3，屬大⑵型水庫。“500”水庫筑壩土料為天山北緣山前沖洪積扇下部平原區的低塑限粉質壤土。料場土性基本上均勻，室內標準擊實最大干密度1.76 g/cm3～1.81g/cm3，設計采用壓實度指標 0.98，相應干密度為 1.72 g/cm3～1.77g/cm3。施工采用的壓實功能較大的16t凸塊振動碾，對含水量敏感的粉質壤土盲目增加壓功能，不僅不能提高干密度，反而很容易出現過壓現象，造成剪切破壞，這樣給填筑質量控制帶來困難。經反復比較，采用三點擊實試驗進行壓實度控制是比較合理的方法。

3.2 試驗方法

為檢測填土的壓實度，在填筑現場，用環刀檢測濕密度的同時取環刀周圍的填土9kg，分作三份，每份 3kg。

第一份土樣保持原含水量作標準擊實，此時Z=0，其變換濕密度等于擊實密度，將其值[ρd（1+ωf），Z]作在控制圖上點①。

當填土含水量接近最優含水量時，第二份土樣用噴霧器均勻在往土樣中加水60g（Z=+2%）攪拌均勻后作標準擊實，將擊實濕密度除以（1+Z），即1.02，得變換濕密度，將其值作在控制圖上②。第三份土樣用吹風機或晾曬連攪拌，使其均勻干燥，減水50g（Z=－2%）后，拌勻試樣，作標準擊實。將擊實濕密度除以（1+Z），即0.98，得變換濕密度，將其值作在控制圖上③。三個點的作圖參見圖1。

若填土含水量比最優含水量大2%左右，第二份減水60g，第三份減水120g。總之，確定加水或減水，應在盡可能準確判斷填土含水量的基礎上，使三個點都在最大縱坐標附近。否則應該補點，選最優的3個點求拋物線頂點。

3.3 試驗步驟

在二區取土樣一組做三點擊實，成果如表1。

現場碾壓取樣濕密度 ρf=2.07g/cm3。直接采用圖解法讀數，通過簡單計算得壓實度D，具體試驗步驟如下所述：

（1）測定填土密度ρf其值標在橫坐標為0的相應縱坐標2.07點上，見圖2。

（2）取＜5mm保持原有填土含水率的土樣。用標準擊實功607.5kJ/m3(分三層填土擊實，每層擊25下)得 ρ1=2.11，并將該值標在三點擊實控制圖橫坐標為0的相應縱坐標點（1）上。

表1 三點擊實試驗記錄表

（5）將點（1）、（2）、（3）連成光滑的曲線，確定其最大縱坐標點（0）。即為變換成最大濕密度。

（6）求壓實度

（7）運用控制圖解法一樣，拋物線頂點ρdmax（1+ωf）=2.12，壓實度D＝2.07/2.12=0.98，對應的橫坐標為Zm，同時用內插值得到△，ωop－ω①=△+Zm=－0.4%－0.5%=－0.9%。誤差相對小，在工程中滿足施工要求的。

4 結語

三點擊實試驗法是填土按壓實度和含水量差值設計，現場進行快速質檢試驗的一種科學實用的方法。對于土性復雜、壓實性能變化較大的細粒土，應用三點擊實試驗法進行質量控制，真實可靠，能客觀反映土料的壓實程度，而且試驗精度和速度均能滿足施工要求，并在應用的基礎上不斷探索，對其加以改進和革新，更能為施工帶來極大的方便，故而可大力推廣應用。陜西水利