[科普中国]-充重塑土

简介

原状土是保持天然含水量及天然形成结构的土样。用来测定土的容重、天然孔隙比、压缩系数及抗剪强度等物理力学性质指标。工程实践及研究项目中，常常遇到取样难度大、扰动过大或原状样难以保存、运输等情况，在试验中不得不采用重塑土来进行试验。重塑土是指将人为扰动过的土样，在经过压密或者压实作用后形成的具有一定重度、含水量的人工制备的土样，与原状土具有相同或相似的成分、结构1。

室内制样技术自然界中的土是一种由矿物颗粒和存在于其间孔隙的液体与气体等多矿物组成的非均质、 多相、多孔的不连续介质，由于其组成物质的多相性和复杂性，决定了土的性质是复杂多变的。室内试验可以获取土样的各种物理、力学参数，为工程设计或数值计算提供依据。现行室内制样技术大致可分为两类。一类是对击实样进行静动力学特性实验。采用这种方法，首先要根据击实试验曲线，确定在既定击实功条件下试样的含水量， 接着进行焖料，土样击实，然后采用环刀法取样，并测定土样的含水率， 进而根据试验所需的饱和度计算出所需要增加或减少的水分，最后注入水分或风干水分，以达到土样的预期含水量。从上述过程阐述可以看出，这种方法不仅繁琐，而且所制土样的质量令人怀疑。如：击实土样往往不均匀 部要比上部密实；由于采用注入水分或风干水分，因而造成试样中的含水量并不均匀， 试验结果很可能失真。沉降方法是室内制样的第二种方法，此方法在三轴仪压力室加静载以加速土样固结过程。但这一方法在土样沉降固结后，要移去土样周围的制样管，再安装上内有橡皮膜的制样模修剪样品；有的在这一过程中采用冷冻法，但冷冻时土样会膨胀，在一定程度上改变了土颗粒的组构，解冻时更难免土粒结构的扰动。虽然也有文献报道对第二种方法进行了改进，但对于重塑土来说，制样周期仍然较长，而且步骤繁琐，试验设备要求较高。有关规范在进行砂土剪切试验中采用将试样倒入剪切容器内，放上硬木块，用手轻轻敲打，使试样达到预定干密度，取出硬木块，抚平砂面。但是，对于一般的亚砂土、亚粘土、粉质土而言，要想使试样压实度达到 95% 甚至100%，往往需要几兆帕的压力，而这种压力常常超过一般室内制样设备所能达到的极限2。

土样重塑方法土样重塑方法主要有两类：固结法与击实法。固结法是在风干的土体加蒸馏水，配成大于液限的稀泥浆，然后倒入制样筒中，并在顶部施加静载使土样固结。蒋明镜等采用固结法对土体进行并比较了该类重塑样与原状样的性质差异，结果表明其重塑效果较好，但从试验角度来看，制样过程繁琐、固结时间长，对制样设备要求较高。击实法是使用一定质量的击锤，从一定的高度自然下落，分多层击实土样至所需的尺寸，相对固结法而言，制样方法简单易行、制样周期短，但击实样成样质量往往与实验技术人员操作水平有很大的相关性，土样因受力不均匀而造成土样上下层密实程度不均一的现象，对实验结果影响较大。李晓军对分层击实法成样的重塑土的压缩过程裂纹进行了分析，该类试样的裂纹首先在试样下层密实度较小的区域出现；郑剑锋研究发现两头压实法所制得的样品其干密度和含水量的分布较为均匀，比分层击实法及泥浆法更容易控制试样的均匀性。