早在20世纪30年代,美国工程师R.R.葡克特(又译普罗特)发明了葡克特击实仪,并对各种土类进行了击实试验。发现不同土类的击实曲线(又称葡氏曲线)有所不同。“无塑沙”的击实曲线在含水量极低(或为零)时取得了干密度的最大值。为此称其为特殊的葡氏曲线。可以说这是最早通过试验而发现某些土类具有干压实特性的记录。
但R.R.葡克特此项发明的重点,是为了解决土的压实过程中的最佳含水量的问题。限于当时的条件,没有也不可能对这些土类的压实特性予以特别的关注。
此后,其他学者在这一方面的研究也或多或少地涉及这一问题,尤其是20世纪90年代修筑塔克拉玛干沙漠公路时,522km的风积沙路基全部都利用砂类所具有的干压实特性而在极其干燥的状态下振动压实成型,从而大幅度降低工程造价并大幅度加快施工进度,因而取得了十分显著的社会与经济效益。
该项目在这一方面的研究是在前人研究的基础上,重点解决的问题有:风积沙干压实特性是否具有普遍性、风积沙击实曲线的特点及其机理分析等。为此,首先对采集的典型风积沙样品进行重型击实试验,结果见表4-13。
表4-13 风积沙重型击实数据
(续表)
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分析表4-13可知:
(1)除了个别几个粉黏粒含量较高(粉黏粒含量一般在50%以上)的风积沙没有表现出较为明显的干压实特性外,绝大部分风积沙击实曲线基本上都相似于“无塑沙”的特殊的葡氏曲线:击实曲线表现为凹形,在含水量极低(风干状态下含水量接近于零)及含水量饱和时分别取得干密度最大值,而在含水量2%~4%时,取得干密度极小值。说明风积沙具有干压实特性是其普遍存在的规律。
(2)具有干压实特性的风积沙击实曲线还表现为:当含水量极低(风干状态下含水量接近于零)及含水量饱和时分别取得的干密度最大值较大时,在含水量2%~4%时取得的干密度极小值也较大;反之,当含水量极低(风干状态下含水量接近于零)及含水量饱和时分别取得的干密度最大值较小时,在含水量2%~4%时取得的干密度极小值也较小;两者呈正相关关系。正因为如此,风积沙在含水量极低(风干状态下含水量接近于零)及含水量饱和时分别取得的干密度最大值,与在含水量2%~4%时取得的干密度极小值相比,两者相差并不大:最大值与最小值之比,多在1.03~1.06(最小值与最大值之比多在0.94~0.97);最小值与最小值之差,多在0.04~0.1g/cm3。这样小的差值,在其他土类中是难以见到的。这也可为风积沙所具有的特性之一。
(3)具有干压实特性的风积沙击实试验数据具有较为明显的波动性,也就是同一种风积沙在同一种含水量条件下进行击实,所得的干密度值并不完全相同,而是有一定差异的。这样的差异在其他土类中也存在,却因风积沙在含水量极低(风干状态下含水量接近于零)及含水量饱和时分别取得的干密度最大值,与在含水量2%~4%时取得的干密度极小值相比相差不大,而表现得较为明显。正因为如此,在对风积沙进行击实试验时,应比正常的其他土类的击实试验多做几组,才有可能通过试验数据的分析得到较为真实的结果。
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