（岩土工程专业论文）软岩风化物改良土工程特性试验研究及路堤数值模拟.pdf

摘要 摘要 新建武广客运专线分布着大量的全风化强风化软岩，这些软岩 的性质很不稳定，遇水、风化作用后其强度急剧降低，一般不能直接 作为路基填料。而沿线可用于路基填筑的a 、b 填料又严重缺乏。因 此，如果能够合理地运用改良措施，使改良后的软岩弃碴能够满足客 运专线对路基变形和稳定的要求，则将对减少软岩弃碴，少占农田， 改善生态环境以及降低工程费用等具有重要的社会经济意义。本文基 于国内外软岩弃碴作为路基填料问题的研究现状，通过理论分析、室 内试验和数值模拟等方法，主要进行了以下几方面的研究工作，并得 到了些重要结论和成果： 1 从全风化强风化软岩的矿物成分和构造入手，通过室内土工 试验，充分了解软岩风化物改良前后的工程特性，对软岩风化物及其 改良土用于填筑路堤的稳定性进行评价。 2 基于压实机理的研究，分析了全风化强风化软岩不同颗粒成 分、不同j , b d h 剂掺入量和凝固时间等因素对路堤填筑的影响，总结比 较了中德两国击实试验标准用于高速铁路路基填筑的合理性。 3 通过静强度试验和对试验资料的分析，获得了全风化强风化 软岩石灰、水泥改良土的静强度与压实系数、龄期、j , b d h 剂掺入量和 泡水时间的相关关系，明确了改良土饱和静强度与粘性矿物的相互作 用机理。 4 通过干湿循环试验，分析了全风化强风化软岩改良土经历干 湿循环后的耐久性和强度变化情况。 5 采用理想弹塑性本构关系，并运用有限元分析软件对路堤本体 改良土层进行动静荷载作用下的响应特征分析，得出了改良土层的应 力分布和变形规律。 关键词：软岩，改良，路基，工程特性，有限元 a bs t r a c t t h e r ea r ep l e n t yo ft h ef u l lw e a t h e r e da n dh i g h l yw e a t h e r e ds o f tr o c k i nn e ww u h a n g u a n g z h o up a s s e n g e rr a i l w a y , w h o s ep r o p e r t i e s a r e u n s t a b l e ，a n dw h o s es t r e n g t hw i l ld e c r e a s es h a r p l yw h e nw a t e r e da n d w e a t h e r e d ，a n dw h i c hi sn o td i r e c t l yu s e df o rr o a d b e ds t u f f i n g b e c a u s e o fs e r i o u sl a c k e do faa n dbg r o u ps t u f f i n g ，s o f tr o c kf i l l i n g sa r eu s e d m a i n l yf o rr o a d b e ds t u f f i n gi nt h i sr a i l w a y s oi tm a k e sg r e a ts o c i a la n d e c o n o m i cs e n s ei nl e s s e n i n gs o f tr o c kd e b r i s ，t a k i n gu pf e w e rf a r m l a n d ， i m p r o v i n ge n v i r o n m e n t ，r e d u c i n gc o n s t r u c t i o nc o s ti fr e a s o n a b l e - 一 一 m o d i f i e dm e a s u r e sw e r ea p p l i e dt om e e tt h e r e q u i r e m e n t so fr o a d b e d d e f o r m a t i o na n ds t a b i l i t yo ft h e p a s s e n g e rr a i l w a y b a s e do np r e s e n t d o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lr e s e a r c ha n db ym e a n so fc o m b i n i n gt h e r e s e a r c hw i t h l a b o r a t o r yt e s t s ，t h e o r e t i c a l a n a l y s i s a n dn u m e r i c a l s i m u l a t i o n ，t h i sa r t i c l e m a i n l y m a k e ss o m eu s e f u l p r o d u c t i o na n d c o n c l u s i o n sa sf o l l o w s ： 1 s t a r t e dw i t ht h em i n e r a lc o m p o s i t i o na n ds t r u c t u r eo ft h ef u l l w e a t h e r e da n dh i g h l yw e a t h e r e ds o f t r o c k ，e n g i n e e r i n gp r o p e r t i e so f w e a t h e r e da n dm o d if ie dw e a t h e r e ds o f tr o c kw e r ek n o w nf u ll y , a n dt h e s t a b a b i l i t yo fr o a d b e df i l l i n gw i t hw h e r t h e r ds o f tr o c kw a sj u d g e dt h r o u g h l a b o r a t o r yt e s t s 2 c o m b i n i n gw i t hc o m p a c t i n gm e c h a n i s m ，t h ei n f l u e n c i n gf a c t o r so f r o a d b e ds t u f f i n gw i t hw e a t h e r e ds o f tr o c kw e r es t u d i e d ，s u c ha s g r a i n c o m p o n e n t s ，a d d i t i o na g e n ta n dc o a g u l a t i o nt i m e f u r t h e r m o r e ，t h e r a t i o n a l i t yo fs t u f f i n gh i g h s p e e dr o a d b e dc o n f o r m i n gt oc h i n e s ea n d g e r m a n i cc o m p a c t i n gc r i t e r i o n sw e r ev a l i d a t e d 3 t h ec o r r e l a t i v i t yb e t w e e ns t a t i cs t r e n g t ho ft h ei m p r o v e dw e a t h e r e d 硕士学位论文a b s t r a c t s o f tr o c ka n dc o m p a c t i o nd e g r e e ，c u r i n gt i m e ，a d d i t i o na g e n t sp e r c e n t a g e o rs a t u r a t i o nt i m ew a sa c q u i r e do nt h eb a i s i so fu n c o n f i n e dc o m p r e s s i o n s t r e n g t ht e s ta n da n a l y s i so ft e s td a t a a n dt h ei n t e r a c t i o nm e c h a n i s m b e t w e e nt h es a t u r a t e ds t a t i cs t r e n g t ho ft h ei m p r o v e dw h e t h e r e ds o f tr o c k a n dc o h e s i v em i n e r a lw e r ep u t sf o r w a r d 4 a n a l y s eo nt h ed u r a b i l i t ya n di n t e n s i t yc h a n g eo ft h ei m p r o v e d w h e t h e r e ds o f tr o c kb yd r y i n g w e t t i n gc y c l et e s t 5 b a s e do ni d e a le l a s t o p l a s t i cc o n s t i t u c t i v er e l a t i o n s h i p ，t h ef i n i t e e l e m e n ta n a l y s i sw a sc h o s e nt oc a r r yo u tr e s p o n sc h a r a c t e ra n a l y s i si nt h e l a y e ro fm o d i f i e ds o i lo fe m b a n k m e n t ，a n dt h a tt h ed i s t r i b u t i o n so ft h e s t r e s sa n dd e f o r m m i o no ft h el a y e ro f m o d i f i e ds o i lw a sd r a w n k e y w o r d s ：s o f tr o c k ，m o d i f i e ds o i l ，s u b g r a d e ，e n g i n e e r i n gp r o p e r t y , f i n i t ee l e m e n t i i i 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名：岔遣楚日期：垃年上月立日 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文， 允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 醐一乡日 硕士学位论文第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 软岩是介于硬岩和土体之间的一种介质。从6 0 年代到9 0 年代初，关于软 岩的概念国内外一直争论不休，其定义多达几十种之多i l q 3 1 ，到9 0 年代末期， 国内学者提出了地质软岩和工程软岩的概念。地质软岩是指单轴抗压强度小于 2 5m p a 的松散、破碎、软弱及风化膨胀性一类岩体的总称，多为强度较低的岩 石，是天然形成的复杂的地质介质。国际岩石力学学会将软岩定义为单轴抗压强 度在o 5 2 5m p a 之间的一类岩石1 1 钔，其分类的依据基本上是强度指标。工程软 岩是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体，该定义强调从软岩的强 度和工程力荷载的对立统一关系中分析、把握了软岩的相对性实质。其主题词是 工程力、显著变形和工程岩体。工程岩体是软岩工程研究的主要对象，包含岩块、 结构及其空间组合特征；工程力是指作用在工程岩体上的力的总和，它可以是重 力、构造残余应力、水的作用力和工程扰动力以及膨胀应力等；显著塑性变形是 指以塑性变形为主体的变形量超过了工程设计的允许变形量并影响了工程的正 常使用，显著塑性变形包含显著的弹塑性变形、粘弹塑性变形，连续性变形和非 连续性变形等。当工程力一定时，不同岩体，强度高于工程力水平的大多表现为 硬岩的力学特性，强度低于工程力水平的则可能表现为软岩的力学特性；而对同 种岩体，在较低工程力的作用下，则表现为硬岩的变形特性；在较高工程力的作 用下，则可能表现为软岩的变形特性l l 引。 软岩作为一类极其特殊的岩石在我国乃至全世界范围内分布都非常广泛，约 占地球大陆表面积的5 0 左右，是岩土工程中经常遇到的岩土类型。它与工程 建设息息相关，特别是对路基、大坝、隧洞、边坡工程的稳定性起控制作用。如 四川中江县马鞍山隧道粘土岩膨胀导致变形与垮坍；贵州各地区边坡滑动灾害中 由软弱层引起的约占6 0 。在世界上有关水工建筑物事故的统计中，由于软岩 的存在而引发灾害的众多，如：美国圣弗兰西斯坝，因粘土胶结的砂砾岩被水浸 润软化而引起滑动；美国俄亥俄河2 6 号坝，沿坝基下5c m 厚的页岩层发生滑动； 美国奥斯丁重力圬工坝，沿石灰岩内的页岩夹层而滑动；法国布泽坝，沿坝基龟 裂的红色砂岩上的粘土层发生滑动；印度的堤格拉坝，在砂页岩互层中发生滑动 等1 1 6 埔i 。由于软岩易风化、易膨胀、易崩解等特殊性质，使其对工程建筑的影 响较大。随着高速公路、高速铁路在软岩地区的大规模兴建，大规模的隧道开挖 和路基的填筑使得深入了解软岩的工程性质显得尤为紧迫。 硕士学位论文第一章绪论 从既有工程看，软岩填料在常规铁路路基及高速公路路基施工中，有成功应 用的经验，也有较多工程出现病害，成功之处在于进行严格的施工工艺与质量控 制，使之满足工程的需要，保证工程的长期稳定与运营安全的要求。因此，软岩 弃碴用于路基填筑，如果设计施工措施不当，易产生路基稳定和变形等问题。对 于武广客运专线无碴轨道路基，这种对变形要求十分高的土工构筑物来说，采用 软岩填料填筑路基，应重点研究软岩填料的物理力学性质与工程特性，有效的施 工工艺及质量控制方法、质量检测标准。对于采用未风化的软岩岩块填筑的路基 还应加强颗粒级配及防风化、防浸水软化的研究。 我国京沪高速铁路设计暂行规定以及无碴轨道铁路客运专线设计指南 均规定：路基基床底层应采用a 、b 组填料，基床以下采用a 、b 、c 组填料及 改良土，c 组填料中不包含细粒土、粉砂及易风化的软质岩。 总之，在国内外的设计规定中，均没有排除软岩填料在路基中的使用，但对 软岩填料在路基中的使用均作出了较严格的要求。 1 2国内外软岩及其改良土工程特性的研究现状 1 2 1 软岩工程特性的研究现状 日本2 0 世纪6 0 年代就开始对软岩填筑路基的可行性开展了一些实验研究与 工程实践i ”l ，所采用的填料为粒径不大于6 01 t i m 的隧道软岩弃碴。1 9 6 5 年在东 名高速公路挂川段开始使用沉积软岩作为路基填料，随后在中原国道的西宫段、 庄原段等相继施工，但在道路运营过程中出现了大量工后不均匀沉降，其主要原 因是沉积软岩发生粉化和表面淋滤后，在列车动荷载作用下易于发生翻浆冒泥。 之后，日本学者通过试验研究提出了相应的对策：( 1 ) 基床浅表层不采用易粉化 的软岩材料，同时增大路基网l j 度，分散列车荷载以减小基床压力；( 2 ) 对于粉碎 性较大软岩材料，采用大型碾压机械以进行充分的破碎与碾压。为此，日本将软 岩填料划分为b 、c 、d 三类，c 、d 组填料应用于基床底层填筑时，必须进行 改良，对基床下部填料，除膨润土，高岭土，温泉变质土等膨胀性岩土；会 吸水膨胀风化严重的绢纹岩、泥岩；含大量有机质的高压缩性土；冻土等 性质不稳定的填料不能使用外，其它填料均可使用。 日本道路公团基于软岩填料的力学性质、级配、现场填筑试验和动态试验， 提出了用破碎率和崩解率两方面来评价软质岩填料的压缩性和实用性。其判别图 如图1 1 。在a 区破碎率小而崩解大，填料的水稳性不好，在机械碾压作用下不 易破碎，填土得不到充分压实，而在反复干湿循环下，岩块很快崩解破碎造成下 沉，一般a 区的压缩变形8 1 5 ；在c 区则反之，其压缩变形8 1 0 ，i p 2 r a m ) 颗粒被击碎，风化料中砂粒( o 0 7 5 m m - - - 2 m m ) 占总量 的5 0 左右，粉粒和粘粒( 0 0 7 5 m m ) 蝴l , 化物总量中的8 左右。对比击实前后， 泥质板岩风化物的曲率系数c 。值由1 4 4 变为0 6 9 ，而不均匀系数c u 值从2 4 5 1 变为1 6 4 6 6 ，曲率系数c 。变为不良，不均匀系数c u 值下降，其表明土体的级配 变差。 泥质板岩全风化强风化料作为路堤填料与其他颗粒和硬质岩碴填料不同， 1 4 硕士学位论文第二章软岩风化物及改良土的工程力学性质 其粒径组成会随碾压过程、裸露时间长短及含水情况而变化，既不能像硬石质填 料采取控制颗粒级配来达到最优密实度，也不能将弃碴全部破碎成细粒土通过最 优含水量来控制，尤其是在外力碾压和冲击作用下大颗粒极易分化崩解为小颗 粒，碾压和击实后的颗粒分析结果更能反映实际情况。因此，可建议采用碾压和 击实后的颗粒分析作为评价软质岩的颗粒级配好坏。 2 3 液塑限试验 粘性土颗粒很细，土粒在其周围形成电场，吸引水分子及水中的阳离子向其 表明靠近，形成结合水膜，土粒与水相互作用显著。当含水量很低时，土中水被 颗粒表面的电荷紧紧吸引于其表面，成为强结合水膜。强结合水膜的性质接近固 体的性质，根据水膜厚薄的不同，土表现为固态或半固态。当含水量继续增加时， 土中水以弱结合水的形式附着于土颗粒的表面，此时粘性土在外力作用下可任意 改变形状而不开裂，外力撤去后仍能保持改变后的形态，这种状态称为塑态。土 处于可塑状态的含水量的变化范围，大致相当于土粒所能吸附的弱结合水的含 量。这一含量的大小主要取决于土的比表面积和矿物成分。颗粒愈细粘性愈大的 土和亲水能力强的土，是能吸附较多的结合水的土，这类土的塑态含水量的变化 范围必定大。当含水量继续增大，土中除结合水外，还有相当数量的自由水，土 粒之间被自由水隔开，相互间引力减小，此时土体不具有任何抗剪强度，而呈流 动的液态一j 。 液限、塑限是土体从可塑状态过渡到流动状态或半固体状态时的界限含水 量，是粘性土的两个重要物理性质，用于计算塑性指数、液性指数，是对土进行 分类的重要依据。 液塑限试验按铁路工程土工试验规程的试验方法1 5 3 ，5 s l 进行，所获得泥质 板岩风化料素土、生石灰改良土和水泥改土的液塑限如表2 4 所示。 由表2 4 可知，本文研究的泥质板岩强风化全风化料的类别为低液限粉质 粘土，属于c 类填料范畴。土中掺入一定量的生石灰后，其液、塑性均发生变 化。改良土的液、塑限随掺入生石灰量的增加而增加；改良土的塑性指数均小于 重塑土的塑性指数，且重塑土掺6 生石灰的塑性指数最低，掺7 的次之，掺 5 的最高，但其变化幅度较缓。 分别掺入4 、6 、8 的水泥，改良土的液限和塑限增加，塑性指数降低； 养护2 8 天的液限、塑限比养护7 天的高，而塑性指数比养护7 天的低。因此， 水泥改良土的液限、塑限及塑性指数与水泥的掺入量和养护的龄期有关。随水泥 掺入量的增加，水泥改良土的液、塑限相应增加，其中液限增加较慢，塑限增加 较快，导致塑性指数降低；随着养护龄期的增长，水泥改良土的液、塑限增加， 硕士学位论文第二章软岩风化物及改良土的丁程力学性质 塑性指数降低。 表2 4重塑土、生石灰和水泥改良土液限、塑限试验成果 2 4 击实试验 击实试验是测定泥质板岩强风化全风化料及改良土在标准击实功作用下 含水率与干密度之间的关系，从而确定该土样的最优含水率和最大干密度。 击实试验按铁路工程土工试验规程的试验方法1 5 3 l ，分为轻型击实和重型 击实。其主要技术参数如表2 5 所示。轻型击实试验单位体积击实功为6 0 0k j m 3 ， 轻型击实试验单位体积击实功为2 7 0 0k j m 3 。 表2 - 5击实试验技术参数 试验方法 试 击实仪规格 试验条件 验 击锤击实筒 每 类 编 护筒 最大 型 号 质量锤底直径落距内径筒高容积 高度 层 层 粒径 数 击 ( k g )( m m )( m m )( m m )( m m )( c m 3 ) ( m m )( m m ) 数 轻 q 1 2 5 5 13 0 51 0 21 1 6 9 4 7 45 03 2 55 型 2 55 l3 0 51 5 211 62 1 0 3 95 035 62 0 q 2 z 14 5 5 14 5 71 0 211 69 4 7 45 052 55 重 型 z 24 55 14 5 71 5 2l1 62 1 0 3 95 055 62 0 z 3 4 5 5 l4 5 71 5 211 62 1 0 3 95 039 44 0 击实试验按式( 2 - 1 ) 计算各份试样预定含水率应加的水量。将应加的水量均匀 喷洒在试样上，用拌和工具充分拌和使达到均匀状态。每份试样按预定的不同含 水率依次使其相差约1 2 ，其中宜尽可能满足有两份小于和两份大于最优含 1 6 硕上学位论文第二章软岩风化物及改良土的工程力学性质 水率。 聊。= c 矗+ 高矗，x 0 0 1 0 ) - c 篇等+ 矧等山 式中 聊，一混合料中应加的水量( g ) ； 朋r 混合料中风干土或集料的质量( g ) ； 聊厂混合料中风干石灰( 或水泥) 的质量( g ) ； 缈r 混合料中土或集料的风干含水率( ) ； 厂混合料中石灰( 或水泥) 风干含水率( ) ； 混合料要求达到的含水率( ) 。 改良土密度和干密度按如下公式计算 ：阜 ( 2 - 2 ) 2 尹 ( z 。z ) 2 百蔷i ( 2 - 3 ) 式中 p 广改良土的密度( c m 3 ) ； p 坩一改良土的干密度( g c m 3 ) ； m 广一击实筒的质量( g ) ； m 广矗实筒与试样的质量德) ： 卜击实筒的容积( c m 3 ) ； & 7 广改良土试样的含水率( ) 。 注意：试验制样过程中，生石灰的浸润时间不少于2 4h ，粘性土1 2 2 4h ， 粉性土6 8h ，砂性土、砂砾土、级配砂砾等约为4h 。 水泥改良土配料时，先将试样加水拌匀，且水泥应加的水量在计算时应予计 入，水泥在临击实试验之前加入拌和，不能超过其终凝时间，其压实结果与水泥 掺入后的时间长短有关。 本节基于压实机理主要进行四方面的研究：研究不同百分含量的颗粒粒径 对击实试验结果的影响；研究素土、掺生石灰和掺水泥进行改良时，击实试验 的变化规律；研究水泥改良土分别在水泥初凝时间内、初凝和终凝时间段中间 和终凝时间段内进行击实时对击实试验结果的影响；总结比较德国普氏击实试 验的压实度d p ，和我国重型击实试验压实系数k h 的区别与联系。 2 4 1 压实基本原理 土的压实基本原理，是对指定的土类，用一定的压实功能和压实方法进行压 实时，土的压实干密度与含水率之间的关系。当含水率低时，压实干密度随含水 1 7 硕士学位论文第二章软岩风化物及改良士的工程力学性质 率的增加而增加，至某一含水率时，压实干密度最大，进一步增加含水率，压实 干密度随含水率的增加而降低。含水率与干密度的关系曲线称之为压实曲线或普 氏曲线。干密度的最大值称为最大干密度p d m 强，对应p d m 觚的含水率称为最优含 水率。 压实曲线的机理是十分复杂的。r r p r o c t o r ，c a h o g e n t o g l e r ，t w l 锄b e ， j w h i l f , o l s o n ，b a r d e n 和s i d e s 等学者对压实曲线的机理作了各种解释1 5 6 5 引。 p r o c t o r 认为土中水分影响压实有两个主要因素，即毛细管压力和润滑作用。 土的含水率较低时，土颗粒周围有被表面张力支撑的薄的水膜，由于表面张力产 生毛细管压力，使土粒彼此拉紧，产生较大的摩擦阻力，所以不易压实。随着含 水率的增加，水对土粒表面起润滑作用，土颗粒间的摩擦力减小，抗剪强度降低， 因此压实时土颗粒容易移动、滑动，使压实干密度增加。随含水率继续增加，由 于土中水分过多，增加了空隙体积，所以压实干密度反而降低。 h o g e n t o g l e r 认为土颗粒表面有数层粘着水，粘着水有较高的凝聚性，随距土 颗粒表面距离的增加凝聚性逐渐降低。他假定土粒在接触点被粘着水隔开，含水 率低时，土粒接触点粘着水具有较高凝聚性和剪切阻力，所以压实干密度低；进 一步增加水分，吸着水膜变厚，凝聚性减小，土的抗剪强度降低，因此压实干密 度增加。但仅在一定含水率内，土的抗剪强度随含水率增加而降低，假定水的最 大润滑作用发生在最优含水率附近，那么超过最优含水率后，继续增加水只会使 水替换土粒，增加了空隙体积，使得压实干密度降低。但近年来研究表明，粘着 水的厚度仅几个分子厚度，但一般压实含水率都较大，土中的水已不限于粘着水， 所以h o g e n t o g l e r 的粘着水说是过多强调了粘着水的作用。 l a m b e 的颗粒定向理论认为：颗粒间的物理化学作用和外力作用，影响土的 片状颗粒的几何学排列。适用于解释土的压实，即低含水率时，孔隙水中电解质 浓度大，颗粒间的吸引力大而斥力小，所以呈凝聚结构，不易压实，压实干密度 低；增加含水率后，孔隙内电解质浓度变小，双电层扩张，使粒间吸引力减小而 斥力加大，形成分散结构，易于压实，干密度大。这一理论的缺点是仅考虑了片 状土颗粒，不适用于含粗粒的土及含有非片状颗粒的土。 h i l f 和o l s o n 等人的有效应力理论认为：含水率低的土孔隙水弯液面曲率大， 较大的毛细管压力在土粒间产生较大的摩擦阻力，抵消了压实效应，难于压实； 进一步增加含水率后，毛细管压力变小，减小了粒间摩擦力，而且土中孔隙中气 体是连通的，能够迅速排除，在外力作用下土颗粒易于移动，容易压实；当土中 水分足够多时，土中气体被封闭在土中，透气性降至零点。土的密度不能继续增 加，就达到所谓的“最优含水率”，再增加含水率，只会增加孔隙体积，压实干 密度降低，这是由于空气封闭在土中，在外力作用下产生很大的孔隙气压力从而 1 8 硕士学位论文 第二章软岩风化物及改良土的工程力学性质 减小了压实效应。 b a r d e n 和s i d e s 进行了压实后的非饱和、低塑性粘土的工程特性研究，并与 粘土的微观结构进行联系。结果表明，填土的结构受压实含水率的影响显著，压 实含水率低时干密度低，是由于直径1 8 - - 1 4i n 的球状土团之间有大量空气充满 大孔隙所造成的，土团强度高，能抵抗压实压力而无多大的畸变。如果压实含水 率增加，土团变湿并相应地变软，在压实作用下易于畸变，孔隙减小，压实干密 度增加；如再继续增加含水率，由于土粒之间的水层增厚，压实干密度降低。 b a r d e n 和s i d e s 指出，在最优含水率附近气孔隙是封闭的。 总之，干密度随含水率而变化的根本原因是粘性土颗粒之间存在