随着我国基础建设事业的快速发展，公路网建设日趋完善，目前公路建设重点逐步向多山地区转移。山区公路建设存在常规填料少，而多土石物料的现象，因而在山区公路建设中土石混填路基成为一种重要的形式。对于土石混填路基工程质量的评价，压实度检测是一项重要的评价指标［1］。由于土石混填料中石料粒径较大，其压实度检测较常规细粒土压实度检测存在较大差异，因此，需要在对其影响因素进行分析的基础上，设计一种适宜的检测方法进行工程评价。

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土石混填路基作为山区路基的一种重要形式，其压实质量的检测是工程评价的关键。目前，路基压实质量检测方法主要分为三大类:一是以物理状态为评价指标的密度法［2］，如灌砂(水)法等;二是以力学性能为评价指标的抗力检测法，如承载板法等;三是无损检测法，如瑞雷波法［3］-［5］、核子密度仪法［6］等。然而，各种检测方法又存在不同的缺陷。灌砂(水)法适合用于细粒土，对于土石混填路基，需要开挖的坑洞体积较大，有的甚至达到1．5m3，不仅对路基破坏较大而且操作费工费时，不利于快速检测;承载板法适用于现场路基的检测，不能用于室内测试;瑞雷波法虽然检测速度快且不破坏原有土体，但是由于对波的传播特性认识不足，导致检测结果偏差较大;核子密度仪法对操作人员有辐射，推广中遇到很大阻力。土石混填路基的压实检测方法对山区公路建设具有重要的意义，尤其是室内检测方法的研究已经成为一个亟待解决的问题。

1 压实度影响因素分析

土石混填路基因具有石料粒径大且分布具有离散性的特点，导致传统的密度检测法中最大干密度标准也因试验样本的不同而存在较大变异性。目前，已有工程采用公式法对土石混填路基中含石量进行统计，并修正最终最大干密度。但该法适用于现场检测，而室内试验受到仪器设备限制而无法运用［7］。

文中通过自制试验箱，在室内模拟现场路况，借鉴击实试验中最大干密度的测定方法，对吸收相同压实功的土石混填料取多组样本进行压实度检测，以保证压实度检测数据不受石料离散性的影响。对各个取土样本采用灌水法进行密度测量，再利用多孔筛将粒径大于38mm的石料筛分出来进行质量称量，计算各样本的含石量。通过统计各个土样的密度及含石量，对不同含石量样本的密度进行回归分析，同时以各样本密度平均值作为标准密度，通过计算各样本密度与标准密度的比值，得到各个土样的压实度，最终得到不同含石率的土样压实度的换算表。同时，为了确保土石混填料接收到相同的压实功，根据土石混填料自身的弹塑性特征，研究中还在土石混填料中埋设了土压力盒，用以检测土样内部压力，以保证压实均匀性。

2 室内压实度试验

2．1 试验设备

试验箱采用加厚钢板和角钢制成，侧面设有透明玻璃，用来观察填料具体变化情况。箱体尺寸为218cm(长)×109cm(宽)×151cm(高)。

夯锤采用铸铁夯锤，底部直径为23cm，质量为33kg。

  

图1 试验箱及夯锤

2．2 填料的基本性质

依照该修正表，即可根据含石率及灌水法测定的某土样密度值，计算得到整个土石混填料的密度值，从而得到该填筑体的压实度。

  

图2 分级筛余质量占总质量百分比曲线

 

表1 土石混合料筛分试验结果

  

粒径/mm 颗粒百分含量/%＞38 20．3 5～38 34．7＜5 45．0

由图2可以看出，粒径在0．6mm至9．5mm颗粒和粒径大于53mm的石料质量占比较大，其筛分结果如表1所示。

试验结果表明:土石混合料中5mm以上颗粒(简称为粗料)与5mm以下颗粒(简称为细料)大致比例为(50%～60%)∶(40%～50%)。土石混合料中细料部分主要是由粘土、砂粒和风化的碎石屑组成，碎石密度小、强度低。

本工程所采用的性能设计要求是：框支框架、底部加强部位剪力墙抗震等级为一级，比A级高度的框支剪力墙结构提高一级，且10～12层墙肢设置约束边缘构件。加大框支柱、底部剪力墙及框支梁的配筋，提高截面承载力，提高结构延性，其承载力按中震不屈服设计，结构总体上可达到性能目标D类的要求。考虑地震作用的不确定性，在延性构造上留有余地。

沉降量与夯击次数的关系如图4所示。

 

表2 土石混合料中碎石吸水率和密度实验结果

  

毛体积密度/(g·cm－3) 湿密度/(g·cm－3) 吸水率/%2．552 2．646 1．4

 

表3 土石混合料中细料有机质含量和液塑限试验结果

  

液限ωL/% 塑性指数I P/% 有机质含量/%28．9 7．6 0．57

3.系统性风险。相较于外国企业，通常中国企业的自主创新能力较弱，研发过程中往往伴随着大量的人力、物力以及资金投入，某些无形资产的研发还需要耗费大量的时间，并且能否研发成功还具有较大的不确定性；有时投入很多却不一定能够换来满意的、有价值的研究结果，甚至可能失败。因此，如果企业评估自身的系统性风险较高，无力承担无形资产研发成本，或者认为自身的研发实力较弱，研发失败的几率较高，往往就会选择以购买或者接受投资等方式获得相关技术，取代自主研发，以降低不必要的成本支出。据此，我们提出第三个假设：

2．3 确定标准夯击次数

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随着“互联网+”时代的到来，高校校务服务信息化水平日益提高。面向师生提供多渠道、无差别、全业务和全过程的便捷校务服务成为各高校信息化建设的重点内容和主要目标［1-2］，哈尔滨工程大学以开放式流程平台为基础，逐步建设并整合各类服务事项，优化服务流程，构建了面向师生的网上办事中心服务平台，为师生提供良好的“一站式”服务体验。

为了使土样在现有试验夯击能下达到密实状态，确定试验箱中土石混填料高度为60cm，利用试验箱玻璃板进行控制，土样含水量为7．4%。在整平后的土石混合料表面打方格作为夯点，为保证土石混填料充分压实，方格边长取值为 L=R/槡2，R为夯锤直径，取23cm，即L为18cm。再将画好方格的土石混填料沿试验箱长边方向进行分栏，每两格为一栏，每栏分别夯击 5，10，15，20，25和30次，测定初始及夯后高度。土石混填料夯击试验示意图如图3所示。

试验设置2个组，配合饲料组和血液组，每个组3个重复。养殖密度为40尾/箱。试验组采用自制配合饲料灌入风干猪血肠衣中投喂，对照组采用鸡血打成血浆灌入风干猪血肠衣中投喂，养殖周期60 d，投喂频率为每3 d 1次，每天换水量50%，停饲1周采样。

将上一组试验后的土石混填料清理出试验箱，调配到最佳含水量后再重新填筑、整平、打方格、分栏，各参数与上一组试验相同，然后对每栏土石混填料分别夯击35至60次，计算沉降差。沉降数据见表4。

  

图3 土石混填料夯击试验顶视图

 

表4 不同夯击次数下沉降数据

  

组别 夯击次数/次 初始高度/cm 夯击高度/cm 沉降量/cm 1 组 5 60．53 57．41 3．12 2 组 10 60．45 55．22 5．23 3 组 15 60．51 53．97 6．54 4 组 20 60．47 53．13 7．34 5 组 25 60．53 52．99 7．54 6 组 30 60．49 52．83 7．66 7 组 35 62．13 54．42 7．71 8 组 40 62．06 54．31 7．75 9 组 45 62．17 54．39 7．78 10 组 50 62．19 54．38 7．81 11 组 55 62．14 54．32 7．82 12 组 60 62．09 54．25 7．84

对土石混合料中粒径小于5mm的土料进行有机质含量和液限塑限实验，其结果见表3。通过实验结果可知，土石混合料中小于5mm的土料为低液限黏土。

由图4可知，随着夯击次数增加，通过测量仪器得到的沉降量不断增大，当夯击次数达到30次时，土石混填料体积压缩变缓，沉降量趋于稳定，因此确定夯击30次为标准夯击次数。

对土石混合料中粒径大于38mm的碎石进行吸水率和密度实验，其结果见表2。

对土石混合料中粒径小于38mm混合料进行重型击实试验，得到土石混合料的最佳含水量为7．4%，此时测定混合料最大干密度为2．06g/cm3。

2．4 标准夯击下土石混合料土样密度及含石量测定

  

图4 不同夯击次数下的土石混填料沉降量曲线

  

图5 土石混填料密度试验及压力盒位置顶视图

在确定了标准夯击次数后，开始测定标准夯击下土样的土石混合料密度。将上述土石混填料调至最佳含水量后重新填筑入试验箱并进行整平，各参数同前。沿试验箱长边方向分栏，每3个方格为一栏，在每栏分界线位置沿箱体短边距离填筑体顶面25cm处埋入压力盒，以测定箱体长边方向的水平土压力，记录压力盒初始值。压力盒布置如图5所示。

按照上一小节方式进行标准夯击30次后，进行如下实验步骤:首先，用排水法测量土石混合料的密度，每栏取2个土样进行检测，取样位置如图5中“×”号所示，为减小夯锤对土体表面的扰动，去除掉表面10cm的土石混填料后取土样，土样规格为20cm×20cm×20cm;然后对土样及其中粒径大于38cm的石料进行称重，记录数据;最后记录土压力盒终值数据。该密度试验也进行2组，共取土样16个，其数据见表5。

 

表5 标准夯击下土石混合料密度及含石率

  

编号 坑槽体积/dm3 土的质量/g 粒径大于38 cm石的质量/g 土石质量/g 含石率/%(石的质量/土石总质量) 密度/(g·dm－3)1 5．06 7 657 978 8 635 11 1 706 2 4．52 5 756 5 998 11 754 51 2 600 3 4．06 5 835 3 745 9 579 39 2 359 4 4．52 6 727 918 7 645 12 1 691 5 5．46 8 147 4 304 12 451 35 2 280 6 5．08 7 448 2 955 10 403 28 2 048 7 4．80 7 011 3 764 10 775 35 2 245 8 6．22 9 143 8 787 17 930 49 2 883 9 5．38 7 893 2 727 10 620 26 1 974 10 4．38 6 775 1 355 8 131 17 1 856 11 4．66 7 052 3 347 10 399 32 2 232 12 5．16 7 636 4 253 11 889 36 2 304 13 4．80 7 215 2 619 9 834 27 2 049 14 4．90 7 265 2 041 9 306 22 1 899 15 4．88 7 504 3 181 10 685 30 2 190 16 4．26 6 126 4 727 10 853 44 2 548

2．5 计算含石率因素影响的密度修正表

通过表5可得到16个土样密度与含石率数值，绘制二者的相关关系，如图6所示。

为了研究自制设备及施工环境下填料达到稳定时吸收的夯击能，文中通过对试验箱内土体进行不同次数的夯击，利用沉降量作为指标进行控制，确定处于最佳含水量土石混填料的标准夯击次数。由于夯击由人工完成，夯击高度定为容易操控的30cm，夯锤自由落下。

由图6可知，在标准夯击次数下，土石混合料密度随着含石率的增加而增长，以16个不同土样的平均密度2．179g/cm3作为标准密度值，通过线性回归得出土石混填料含石率与密度的线性关系方程为:y=2．6865x+1．352。将标准密度与回归方程得出的不同含石率下的密度的比值作为修正系数，计算结果如表6所示。

  

图6 不同含石率下土石混合料密度

 

表6 含石率密度修正系数

  

含石率 修正系数 含石率 修正系数 含石率 修正系数0．05 1．47 0．26 1．06 0．47 0．83 0．06 1．44 0．27 1．05 0．48 0．82 0．07 1．41 0．28 1．04 0．49 0．82 0．08 1．39 0．29 1．02 0．50 0．81 0．09 1．37 0．30 1．01 0．51 0．80 0．10 1．34 0．31 1．00 0．52 0．79 0．11 1．32 0．32 0．99 0．53 0．78 0．12 1．30 0．33 0．97 0．54 0．78 0．13 1．28 0．34 0．96 0．55 0．77 0．14 1．26 0．35 0．95 0．56 0．76 0．15 1．24 0．36 0．94 0．57 0．76 0．16 1．22 0．37 0．93 0．58 0．75 0．17 1．20 0．38 0．92 0．59 0．74 0．18 1．19 0．39 0．91 0．60 0．74 0．19 1．17 0．40 0．90 0．61 0．73 0．20 1．15 0．41 0．89 0．62 0．72 0．21 1．14 0．42 0．88 0．63 0．72 0．22 1．12 0．43 0．87 0．64 0．71 0．23 1．11 0．44 0．86 0．65 0．70 0．24 1．09 0．45 0．85 0．66 0．70 0．25 1．08 0．46 0．84 0．67 0．69

文中结合河北省某山区在建公路项目，选取工程沿线4组山皮土作为试验填料土样，对路基填料进行筛分试验，统计各组土样及其平均值的筛分数据，得到分级筛分质量曲线，如图2所示。

2．6 土压力盒数据分析

为保证现有试验条件下土石混填料内部压实的均匀性，利用在填筑体中埋入土压力盒的方法测量填筑体不同截面的水平土压力，其中土压力的计算式为

 

式中，k为土压力盒自身计算系数。各组压力盒的观测数据与计算的土压力值如表7所示。

 

表7 标准夯击下土压力盒数据

  

编号 压力盒编码 k值 标定初值 初始值 结束值 土压力/kPa 1 02891 1．62E-07 1005 1001．5 1021．1 6．42 2 02560 1．54E-07 1014 1013．8 1034．2 6．43 3 02139 1．74E-07 1054 1034．9 1052．6 6．43 4 02891 1．62E-07 1005 1001．7 1021．4 6．46 5 02560 1．54E-07 1014 1013．9 1034．4 6．47 6 02139 1．74E-07 1054 1034．8 1052．6 6．43

由计算结果可以发现，在相同的压实功作用下，土压力有着较好的一致性，说明填筑体内部压实较为均匀，室内压实度试验结果较为可靠。

产品结构上，茅台酱香系列酒从三年前的20几个品牌200多个品种，调整到现在的10个品牌60个品种，实施品牌、品种双瘦身，效益在上升。

3 结论

路基填料的压实是保证路基施工质量及路基使用稳定性最重要的一项检测指标，文中通过分析土石混填料压实度影响因素，根据现有试验条件自制试验箱，并类比击实试验确定了室内压实度检测方法。依据土石混填料压实度及土压力数据，得到结论如下:

(1)针对土石混填料中石料的离散性特点，自制试验箱对填筑体进行多组试验，确定含石率为土石混填路基压实度影响主要因素;

Gosiewski等从换向流动反应器内甲烷反应机理、动力学、数学模型及验证、实验室尺度试验等方面开展了较为系统的研究。在反应机理方面[11]，波兰科学院提出了甲烷燃烧详细反应机理的3种简化模型，并通过自由空间及蓄热填料通道内的对比燃烧试验对简化机理进行了验证，如图3所示。

(2)通过计算含石率修正表，减小灌水法检测土石混合料密度的误差量;

(3)利用土压力盒对填筑体内部压实均匀性进行校核，确保试验的有效性。

参考文献

［1］ 中华人民共和国交通部．JTGD30-2004，公路路基设计规范［S］．北京:人民交通出版社，2004．

［2］ 沙庆林．公路压实与压实标准［M］．3版．北京:人民交通出版社，1999

［3］ 李少波，张献民，王建华．土石混填路基压实质量无损检测技术［J］．水利水电技术，2007，6(38):59-62．

［4］ 李青山，张献民，李红英．路基压实度的瞬态瑞雷波检测法［J］．河北工业大学学报，2003，32(5):27-30．

［5］ 王清洲，刘淑艳，马士宾，等．超大粒径土石混填路基无损检测技术的应用研究［J］．公路，2011，1(1):192-197．

［6］ 姚保才．核子密度仪在路基压实度检测中的应用［J］．交通世界，2015，6(16):84-85．

［7］ 宋杨．高填方土石混填路基夯实及检测技术研究［J］．河北工业大学学报．2014，10(5):88-92．