攀枝花地区典型土体击实性能试验研究

贺长福、寸加云、梅光勤、安忠德、于大林

（攀枝花学院土木工程学院，四川攀枝花 617000）

                                                                                                 

摘要  攀枝花农村地区因受经济发展水平及地质环境等因素的影响，大多数农村居民仍在使用生土结构房屋，我国对生土建筑也没有统一的标准和规范。通过试验，研究了攀枝花市红格地区生土建筑用土的击实性能及土体抗压强度。

关键词  昔格达 生土结构 击实性能  

作者简介  贺长福、寸加云、梅光勤、安忠德、于大林，攀枝花学院土木工程专业2005级学生。

                                                                                                   

0 引言

攀枝花农村地区因受经济发展水平及地质环境等因素的影响，大多数居民仍在使用自行设计建造的生土结构房屋，房屋的抗震性能较差。‘8.30’地震造成攀枝花地区1813户6191间房屋倒塌，55346户254911间房屋受损，受损房屋多数为土坯房生土建筑。生土结构房屋通常采用夯筑，俗称“干打垒”，由于经济发展相对落后，生土结构在今后很长一段时间内还将成为攀枝花农村地区主要用房结构。土作为生土结构的基本建筑材料，目前的研究很少，我国对生土建筑也没有统一的标准和规范，因此生土结构的研究具有十分重要的现实意义。本次工作的主要目的在于掌握攀枝花地区生土结构用土作为建筑材料的基本物理性能和力学性能，为受灾地区生土结构重建进行有益的指导。当土体按照最优含水率进行击实，击实后的干密度为最大，土体的强度也就最高。因此，对于生土结构用土击实性能的研究也是十分必要的。

1 试验土体

试验土体取至攀枝花市红格镇昔格达村。经土力学创新试验小组调查发现，当地生土结构主要采用两种土体，其中一种土体呈红褐色，颗粒较均匀，无明显块体杂质，另一种土体呈黄色，主要夹杂物为昔格达土结块。两种土体触感较为滑腻，有一定砂感，湿润后能揉搓成团，具有一定的粘塑性，暂分别定名为红土和昔格达黄土。

试验土体进行预处理，剔除夹杂碎石及大块昔格达土结块，风干碾碎后，液塑限试验土体过 0.5mm 筛，击实试验土体过 5mm 筛。土体抗压强度试件按击实试验得出的最大干密度和最优含水率进行制样，烘干后进行抗压强度试验。

2 试验过程及数据分析

2.1 界限含水率试验

进行击实试验之前，采用液塑限联合测定仪测定土体的界限含水率，预估两种土体的最优含水率。取过 0.5mm 筛下的代表性土样，按土工试验标准GB/T 50123-1999进行试验，试验曲线见图1、图2。

                                                                                               

注：本课题为攀枝花学院学生创新试验项目，指导教师：罗强，刘伟。

                           

图1红土圆锥下沉深度与含水率关系       图2昔格达黄土圆锥下沉深度与含水率关系

由试验确定，红土液限 ，塑限 ，塑性指数 为低液限粘土；昔格达黄土液限 ，塑限 ，塑性指数 为低液限粉质粘土。

2.2 击实试验

根据细粒土的最优含水率一般在塑限附近这一性质，取过 5mm 筛的土样，根据测得的塑限预估最优含水率，按依次相差2%的含水率制备一组试样（不少于5个），拌匀后装入塑料袋内静置，时间不少于24小时。试验采用轻型击实法，分3层击实，测定击实后土体干密度和实际含水率，两种土体击实试验曲线见图3、图4。

图3 红土干密度与含水率关系曲线              图4 昔格达黄土干密度与含水率关系曲线

昔格达黄土最优含水率为23，最大干密度为 1.58g /cm³，红土最优含水率为19，最大干密度为 1.62g /cm³。从试验结果看，红土击实干密度略大于昔格达黄土，但两者的最大干密度都只在 1.60 g /cm³左右。

2.3 土体抗压强度试验

抗压强度试验试件取过 5mm 筛土按最优含水率进行制样，在轻型击实仪上完成，成型试样高 116mm ，直径 102mm ，在自然条件下养护24小时后，采用烘箱在75°恒温下烘干，烘干时间为24小时，取烘干后进行抗压强度试验。每种土体共制备1组素土土样，每组3个试件，红土试件成型后因干缩开裂表面存在部分细微裂纹，昔格达黄土试件成型后表面光滑，无明显裂纹。试验采用长春试验机研究所生产的CSS-WAW1000型电液伺服万能试验机，加载平均速度控制在1kN/min，在加载到3kN，6kN，9kN时分别保持荷载60秒，9kN以后持续加载直到破坏。试验结果见表1。试件抗压强度试验典型应力-位移曲线见图5、图6。

表1 土体抗压强度试验结果

                       

编号	成分	极限荷载（kN）	极限位移（mm）	抗压强度（MPa）	平均抗压强度（MPa）
RA-1   RA-2   RA-3   YA-1   YA-2   YA-3	红素土   红素土   红素土   昔格达黄素土   昔格达黄素土   昔格达黄素土	14.37   13.39   12.25   11.27   11.51   11.03	5.14   4.76   5.63   6.40   4.39   4.85	1.76   1.64   1.50   1.38   1.41   1.35	1.63       1.38

图5  红土应力位移曲线                             图6昔格达黄土应力位移曲线

3 结论及建议

1、红土液限 ，塑限 ，塑性指数 为低液限粘土；昔格达黄土液限 ，塑限 ，塑性指数 为低液限粉质粘土。

2、红土最优含水率为19，最大干密度为 1.62g /cm³，昔格达黄土最优含水率为23，最大干密度为 1.58g /cm³。昔格达黄土击实干密度略低，但土体失水后干缩不明显，不易开裂；红土击实后干密度大于昔格达黄土，但失水易产生裂纹，相对于昔格达黄土，构筑大体积块体时要求更高的施工工艺和质量控制，并可考虑通过添加石灰和草筋等方式改善其变形性能。

3、红土试件平均抗压强度1.63MPa，昔格达黄土试件平均抗压强度1.38MPa，红土比昔格达黄土试件强度高18.12%。比较昔格达黄土而言，有利有弊，如果能克服干缩开裂的缺陷，红土应该是一种更好的墙体材料。

4、通过添加石灰和草筋可在一定程度上提高土体抗压强度和改善变形性能。石灰的胶结作用较粘性土大，灰土的干密度随石灰用量的增加而降低，而强度则增大。但石灰用量的增加，会增加拌和用水量，干燥后，灰土的孔隙比增加，密度降低，当石灰用量过大时，会使灰土产生干缩裂缝，使其强度降低，加之石灰自身强度也较低，因此不能依靠无限制的增加石灰用量来提高灰土的强度。针对攀枝花地区生土结构用土，如何确定合理的灰土比，需通过进一步的试验确定。

参考文献

[1] GB/T50123-1999,土工试验方法标准(S).北京:中国计划出版社，1999.10.

联系人： 刘伟

联系电话：13982389871   3370455

The Experimental Research onDensification Performance

of Typical Earth Mass in Panzhihua City

The innovative and experimental team of soil Mechanics

(Depertment of Civil Engineering of Panzhihua University ,Panzhihua 617000,Sichuang)

Abstract: Influenced by economic and geologicalenvironment, most settlers in the countryside of Panzhihua City have still been using raw-soil-structured house, furthermore, no uniformstandard or rules have been passed about this kind. Through experiment, densificationperformance and compressive strength of architectural raw soil in Hongge Regionof Panzhihua City are studied .

Key words: Xigeda raw-soil-structured  densificationperformance

贺长福、寸加云、梅光勤、安忠德、于大林

（攀枝花学院土木工程学院，四川攀枝花 617000）

                                                                                                 

摘要  攀枝花农村地区因受经济发展水平及地质环境等因素的影响，大多数农村居民仍在使用生土结构房屋，我国对生土建筑也没有统一的标准和规范。通过试验，研究了攀枝花市红格地区生土建筑用土的击实性能及土体抗压强度。

关键词  昔格达 生土结构 击实性能  

作者简介  贺长福、寸加云、梅光勤、安忠德、于大林，攀枝花学院土木工程专业2005级学生。

                                                                                                   

0 引言

攀枝花农村地区因受经济发展水平及地质环境等因素的影响，大多数居民仍在使用自行设计建造的生土结构房屋，房屋的抗震性能较差。‘8.30’地震造成攀枝花地区1813户6191间房屋倒塌，55346户254911间房屋受损，受损房屋多数为土坯房生土建筑。生土结构房屋通常采用夯筑，俗称“干打垒”，由于经济发展相对落后，生土结构在今后很长一段时间内还将成为攀枝花农村地区主要用房结构。土作为生土结构的基本建筑材料，目前的研究很少，我国对生土建筑也没有统一的标准和规范，因此生土结构的研究具有十分重要的现实意义。本次工作的主要目的在于掌握攀枝花地区生土结构用土作为建筑材料的基本物理性能和力学性能，为受灾地区生土结构重建进行有益的指导。当土体按照最优含水率进行击实，击实后的干密度为最大，土体的强度也就最高。因此，对于生土结构用土击实性能的研究也是十分必要的。

1 试验土体

试验土体取至攀枝花市红格镇昔格达村。经土力学创新试验小组调查发现，当地生土结构主要采用两种土体，其中一种土体呈红褐色，颗粒较均匀，无明显块体杂质，另一种土体呈黄色，主要夹杂物为昔格达土结块。两种土体触感较为滑腻，有一定砂感，湿润后能揉搓成团，具有一定的粘塑性，暂分别定名为红土和昔格达黄土。

试验土体进行预处理，剔除夹杂碎石及大块昔格达土结块，风干碾碎后，液塑限试验土体过 0.5mm 筛，击实试验土体过 5mm 筛。土体抗压强度试件按击实试验得出的最大干密度和最优含水率进行制样，烘干后进行抗压强度试验。

2 试验过程及数据分析

2.1 界限含水率试验

进行击实试验之前，采用液塑限联合测定仪测定土体的界限含水率，预估两种土体的最优含水率。取过 0.5mm 筛下的代表性土样，按土工试验标准GB/T 50123-1999进行试验，试验曲线见图1、图2。

                                                                                               

注：本课题为攀枝花学院学生创新试验项目，指导教师：罗强，刘伟。

                           

图1红土圆锥下沉深度与含水率关系       图2昔格达黄土圆锥下沉深度与含水率关系

由试验确定，红土液限 ，塑限 ，塑性指数 为低液限粘土；昔格达黄土液限 ，塑限 ，塑性指数 为低液限粉质粘土。

2.2 击实试验

根据细粒土的最优含水率一般在塑限附近这一性质，取过 5mm 筛的土样，根据测得的塑限预估最优含水率，按依次相差2%的含水率制备一组试样（不少于5个），拌匀后装入塑料袋内静置，时间不少于24小时。试验采用轻型击实法，分3层击实，测定击实后土体干密度和实际含水率，两种土体击实试验曲线见图3、图4。

图3 红土干密度与含水率关系曲线              图4 昔格达黄土干密度与含水率关系曲线

昔格达黄土最优含水率为23，最大干密度为 1.58g /cm³，红土最优含水率为19，最大干密度为 1.62g /cm³。从试验结果看，红土击实干密度略大于昔格达黄土，但两者的最大干密度都只在 1.60 g /cm³左右。

2.3 土体抗压强度试验

抗压强度试验试件取过 5mm 筛土按最优含水率进行制样，在轻型击实仪上完成，成型试样高 116mm ，直径 102mm ，在自然条件下养护24小时后，采用烘箱在75°恒温下烘干，烘干时间为24小时，取烘干后进行抗压强度试验。每种土体共制备1组素土土样，每组3个试件，红土试件成型后因干缩开裂表面存在部分细微裂纹，昔格达黄土试件成型后表面光滑，无明显裂纹。试验采用长春试验机研究所生产的CSS-WAW1000型电液伺服万能试验机，加载平均速度控制在1kN/min，在加载到3kN，6kN，9kN时分别保持荷载60秒，9kN以后持续加载直到破坏。试验结果见表1。试件抗压强度试验典型应力-位移曲线见图5、图6。

表1 土体抗压强度试验结果

                       

编号	成分	极限荷载（kN）	极限位移（mm）	抗压强度（MPa）	平均抗压强度（MPa）
RA-1   RA-2   RA-3   YA-1   YA-2   YA-3	红素土   红素土   红素土   昔格达黄素土   昔格达黄素土   昔格达黄素土	14.37   13.39   12.25   11.27   11.51   11.03	5.14   4.76   5.63   6.40   4.39   4.85	1.76   1.64   1.50   1.38   1.41   1.35	1.63       1.38

图5  红土应力位移曲线                             图6昔格达黄土应力位移曲线

3 结论及建议

1、红土液限 ，塑限 ，塑性指数 为低液限粘土；昔格达黄土液限 ，塑限 ，塑性指数 为低液限粉质粘土。

2、红土最优含水率为19，最大干密度为 1.62g /cm³，昔格达黄土最优含水率为23，最大干密度为 1.58g /cm³。昔格达黄土击实干密度略低，但土体失水后干缩不明显，不易开裂；红土击实后干密度大于昔格达黄土，但失水易产生裂纹，相对于昔格达黄土，构筑大体积块体时要求更高的施工工艺和质量控制，并可考虑通过添加石灰和草筋等方式改善其变形性能。

3、红土试件平均抗压强度1.63MPa，昔格达黄土试件平均抗压强度1.38MPa，红土比昔格达黄土试件强度高18.12%。比较昔格达黄土而言，有利有弊，如果能克服干缩开裂的缺陷，红土应该是一种更好的墙体材料。

4、通过添加石灰和草筋可在一定程度上提高土体抗压强度和改善变形性能。石灰的胶结作用较粘性土大，灰土的干密度随石灰用量的增加而降低，而强度则增大。但石灰用量的增加，会增加拌和用水量，干燥后，灰土的孔隙比增加，密度降低，当石灰用量过大时，会使灰土产生干缩裂缝，使其强度降低，加之石灰自身强度也较低，因此不能依靠无限制的增加石灰用量来提高灰土的强度。针对攀枝花地区生土结构用土，如何确定合理的灰土比，需通过进一步的试验确定。

参考文献

[1] GB/T50123-1999,土工试验方法标准(S).北京:中国计划出版社，1999.10.

联系人： 刘伟

联系电话：13982389871   3370455

The Experimental Research onDensification Performance

of Typical Earth Mass in Panzhihua City

The innovative and experimental team of soil Mechanics

(Depertment of Civil Engineering of Panzhihua University ,Panzhihua 617000,Sichuang)

Abstract: Influenced by economic and geologicalenvironment, most settlers in the countryside of Panzhihua City have still been using raw-soil-structured house, furthermore, no uniformstandard or rules have been passed about this kind. Through experiment, densificationperformance and compressive strength of architectural raw soil in Hongge Regionof Panzhihua City are studied .

Key words: Xigeda raw-soil-structured  densificationperformance