风积沙振动压实及实践研究

风积沙的分选好，颗粒的球度及磨圆度也较好，因而具有典型的散粒状结构。散粒状结构风积沙在振动压实过程中，受快速振动力作用的影响，外来应力是以振动波的方式不仅作用在风积沙体的垂直方向上，而且也在水平方向等起作用从而使沙颗粒产生位移，使沙颗粒得到重新排列，沙体逐渐趋于密实。这样的作用方式，也就是振动压实方式，因更容易使沙体中的沙颗粒产生震动、跳跃、位移等，因而也更容易使风积沙得到压实。

该项目研究进行的风积沙振动压实试验结果见表4-14、图4-28和图4-29。

表4-14　风积沙振动压实试验成果表

图4-28　风积沙重型击实与振动压实曲线对比

图4-29　风积沙重型击实与振动压实照片图

从表4-14及图4-28可看出：(www.xing528.com)

（1）在含水量很低时（含水量＜1%），对风积沙进行振动压实所得的干密度明显要比重型击实所得的干密度高，并且是含水量越低，两者的差异也越大，甚至可达0.1g／cm3。究其原因，主要是当风积沙含水量很低时，内聚力很小，接近于零；此时的风积沙具有十分典型的散粒状结构，故从理论上说，振动压实的效果要比击实的效果好，尤其是含水量越来越低时。试验结果与理论分析相符，明显表明用振动压实的方法压实具有散粒状结构的风积沙效果会更好些。

（2）在含水量很高时（接近饱和），对风积沙进行振动压实所得的干密度明显地要比重型击实所得的干密度高，并且是含水量越高，两者的差异也越大，甚至可达0.1g／cm3。究其原因，主要是当风积沙含水量很高时（接近饱和），内聚力同样很小，接近于零（内聚力由毛细水作用力产生，毛细水作用力出现在水、空气、沙颗粒三相交界面上，在含水量接近于零时因不存在水的作用而消失，而在含水量接近饱和时，也会因饱和水将空气排空而消失）；此时的风积沙同样具有十分典型的散粒状结构，故从理论上说，振动压实的效果要比击实的效果好，尤其是含水量越来越高时。此外，含水量接近饱和的风积沙在重型击实过程中受到较大的冲击力作用时，会因与沙土液化相似的原因而导致一部分外力被水所吸收，从而减少了作用在沙体上的力；而在振动压实时，则会因瞬时的外力作用相对较小，被水吸收着也相应地减少，也是造成振动压实要比重型击实效果好的原因之一。试验结果与理论分析相符，也明显表明用振动压实的方法压实具有散粒状结构的风积沙效果会更好些。

（3）在含水量既不很低也不很高时，对风积沙进行振动压实所得的干密度与重型击实所得的干密度相比，两者较为接近，虽然有时前者略高些，但也高出得不多，多在0.03g／cm3以下。这样的差值有时甚至相近于击实试验数据所具有的较为明显的波动性。究其原因，主要是当风积沙的含水量既不很低也不很高时，有一定的内聚力存在。这种内聚力的存在既能像岩土的胶结作用那样，对沙颗粒起到连接作用的同时也限制着沙颗粒在外力作用下的位移；同时这种内聚力的存在也会作为一种力量抵抗沙体在外力作用下的密实（风积沙密实后，沙体中的孔隙及孔隙度等将减少，却反过来使毛细水作用增加了，后者的增加也是其消耗外力的结果，故而表现出对外力作用的抵抗）。此时的风积沙不再是典型的散粒状结构，故从理论上说，振动压实的效果并不见得比击实的效果好。在这一点上，该项目的试验结果与相应的理论分析同样是相符的。

综上所述，对风积沙来说，振动压实的效果要比重型击实好，取得的干密度也要大些。

最大干密度用于控制压实度，而压实度是控制路基施工质量的一个极其关键的参数。有鉴于此，在路基施工过程中，在确定风积沙最大干密度时，宜采用振动压实的方法，尤其是当含水量很低（接近于零）或很高（接近饱和）时。

对塔克拉玛干沙漠腹地风积沙及古尔班通古特沙漠腹地风积沙进行的重型击实试验及振动压实试验所得的一些与特征含水量对应的特征密度见表4-15，这些数据会在以后的试验中经常用到。

表4-15　风积沙特征密度与含水量表

注：1.第1组下栏的数字分别为风干含水量以及风干含水量状态下的击实密度（不是干密度）。
2.所谓最大干密度，就是在此含水量下该沙样压实所能达到的最大干密度，这时的压实度为100%。