振动压实机理在风积沙工程中的实践效果

4.1.1.1　振动压实学说

（1）剪切内摩擦减小学说。由于振动作用使被振压材料的内部摩擦阻力急剧减小，剪切强度降低，抗压阻力变得很小，材料在重力作用下易于压实。

（2）共振学说。当激振频率与被压材料的固有频率相一致时，压实达到最佳效果。

（3）反复荷载学说。振动所产生周期性压缩运动作用，使被振压材料受反复荷载作用，达到压实的目的。

（4）交变剪应变学说。振动使土产生剪应变，使被压实材料的颗粒重新排列而达到密实效果。

4.1.1.2　振动压实机理(www.xing528.com)

在振动冲击作用下，被压实材料的颗粒由初始的静止状态过渡到运动状态。被压材料之间的摩擦力也由初始的静摩擦状态过渡到动摩擦状态。同时由于材料中水分的离析作用，使材料颗粒的外层包围一层水膜，形成了颗粒之间的润滑剂，为颗粒的运动提供了十分有利的条件。被压材料颗粒之间在非密实状态下存在许多大小不等的间隙，在振动冲击的作用下颗粒间的相对位置发生变化，产生相互填充的现象，即较大颗粒形成的间隙由较小颗粒填充，较小颗粒的间隙由水分来填充。被压材料中空气含量减少，被压材料的密实度增加。振动后颗粒之间的接触面积增加也使土的内摩擦角增大，使承载力提高。

不同的压实方法的压实机理是互不相同的，静力压实主要作用于面层，而动力压实则可提高压实深度，形成材料的“骨架-密实”结构。在工程中这两种压实方法可以起到相辅相成的作用：对于松铺材料，材料的强度很小，可以先用静力压实，为动力压实提供足够稳定的压实环境；而材料的真正密实过程则是由振动压实来完成，先用低频强振通过克服材料的抗剪切强度和吸附力进行压实，而后采用高频弱振使材料在振动状态下内摩擦力有十分明显的下降，只要满足一定振动加速度要求就完全可以达到后行密实的效果；最后振动压实作用产生的表面的松散可由静力压实作用完成。

在公路工程施工中，对筑路材料的压实一般是采用“初压—振压—稳压”的一套施工压实工序。初压使被压材料相对稳定，便于压实，一般采用静力压实，使材料有一定的初始承载能力；振压是通过振动作用使被压材料组合密实，互相嵌挤，从而达到足够的强度；稳压可消除振动作用产生的瑞利面波对材料表面的破坏，使材料达到真正的密实。在整个压实过程中振动作用使材料相互填充，真正密实，形成强度，初压和稳压只是一个辅助性的压实过程。由于沙漠地区风积沙的特殊性，一开始初压，一般的静力压路机不能在松散的风积沙表面行驶，要用有履带的静力压路机。

通过试验测定风积沙的自振频率，发现它与压实度有良好的关系，也就是利用了共振学说的压实理论。用MTS疲劳试验机模拟室外振动压路机，找到使风积沙达到密实的激振频率与名义振幅即激振力的最佳组合，也是应用了反复荷载学说的压实理论。