材料压实土的过程及阻力来源分析

压实就是通过对材料施加静态或动态的外力来提高材料的密实度和承载能力的过程。密实度通常用单位体积质量来表示。材料经压实后，密实度增加。

材料的压实过程是向被压材料加载，克服松散多相材料中固体颗粒间的摩擦力、黏着力，排除固体颗粒间的空气和水分，使各个颗粒发生位移、互相靠近，从而使被压材料的颗粒重新排列达到密实。

材料压实有两个必要条件，首先是必须施加必要的外力和功，以克服其内部阻力，使颗粒发生相对滑移。其次是被压材料必须在压实过程中保持必需的稳定结构而不在外力作用下发生“流动”。施加给材料的外力和功并非都能有效促使颗粒发生位移，可能只有一部分转化为克服材料内部阻力的有效压实功。另外，被压材料所处的状态不同，需要的外力或压实功也不同。因此，压实过程既受被压材料性质及状态的影响，又受压实方法和压实工艺的影响，而且还有赖于材料自身吸收压力能量的能力（即材料的可压实性），以及选用的设备及压实工艺的合理性。

材料在压实土的过程中有3 种压实阻力：摩擦力（见图1.8）、内聚力（见图1.9）和表面内聚力。摩擦力是由微粒间的相互作用引起的，它是粗粒土中最主要的阻力。内聚力是由最小微粒间的分子力造成的，它构成了细粒土中最主要的阻力源。表面内聚力是由土中水分的表面张力引起的，它在土中或多或少都有一些。

图1.8　土的内摩擦力——颗粒间的相互作用(www.xing528.com)

图1.9　内聚力——黏性土小微粒间的分子作用力

一定的压实力下，绝大多数土能够在最佳含水量时达到最高的密实度。干土较硬，压实阻力就大，而湿土则易于压实。但是，含水量越高，材料的密实度越低。最高的密实度是对应干土和湿土之间的一个最佳含水量。判断最佳含水量最常用的方法是普氏试验。

干净的砂和砾石，还有其他自流排水的粗粒材料，它们对含水量不敏感，在完全干燥或含水饱和的状态下能够达到最大的密实度。当含水量介于干燥和饱和状态之间时，造成较低密实度的原因是表面内聚力。