[科普中国]-砂的相对密实度试验

砂的相对密实度试验是指测定砂处于最松状态与天然状态的孔隙比之差的比值的试验。在室内分别测出砂在最松状态和最紧密状态下的最小和最大干密度，以求得砂的最大与最小孔隙比，用于计算相对密度。测定砂的最小干密度试验用漏斗法或量筒法，适用于粒径不大于5mm的土，且粒径2～5mm的试样质量不大于试样总质量的15%。砂的最大干密度试验以振动锤击法为标准方法，适用于粒径小于5mm的土。

简介天然土层具有复杂的初始结构特性，其结构性的破坏和丧失通常直观表现为土体物理参数的变化上，进而导致土体力学特性的变化。土体的物理参数主要有密度、含水量、颗粒级配以及孔隙比或相对密实度等，其中孔隙比是一个相对重要的指标，尤其对于粗粒料来说，孔隙比或相对密实度可能是影响其强度的最重要因素。砂的相对密实度试验用于测定砂土处于最松状态与最紧密状态的孔隙比之差的比值的试验。同一相对密实度下，随着围压的增大，峰值强度增大；同一围压下，随着相对密实度的增大，峰值强度也逐渐变大1。

轻型动力触探检测砂土相对密实度工程中常用相对密实度来反映砂土的密实状态。相对密实度的检测主要有灌砂（水）法、 贯入仪测定法、标准贯入法、静力触探、动力触探等，其中动力触探是应用较多的一种检测方法，它的适用性广，并且在试验过程中是连续贯入，对试样的扰动性小。 然而，动力触探方法的研究仍停留在定性的反映试样的密实程度上， 对定量的确定试样的密实度研究较少， 这对工程质量的判断显然不够。可以通过轻型动力触探室内模型试验，获取相对密实度和触探击数之间对应的定量关系，促进轻型动力触探在结构物台背砂土密实度检测中的应用。

试验装置

室内模型试验在刚性圆桶中进行，圆通直径为600mm，高度为1200mm。侧向边界和底部边界为刚性，顶部为一活动刚性平板，试验中通过给刚性平板加压来模拟不同的应力状态。同时，在圆桶中预埋土压力计可用于测量水平向和竖向土压力。

试验步骤

试验按如下步骤开展：①将砂过筛，均匀地撒入试验槽中；②在砂沉积后将其静置，完成正常固结，或将砂在施加上覆压力的条件下固结，在试验前再卸去上覆压力；③用轻型动力触探仪器在试验槽中央以标准贯入速率 2cm/s 连续贯入，直至试验槽底部； ④将试验槽中的砂取出，待下一组试验。轻型动力触探试验过程是完全排水的过程，因饱和砂和干砂的试验结果差别很小，因此试验在干砂条件下开展。试验过程中，考虑到砂土压实的不均匀性，为了提高试验结果的准确性和代表性，模型试验应尽可能地试验点数2。

有关术语孔隙比

孔隙比是土体中的孔隙体积与其固体颗粒体积之比，一般以e表示孔隙比，是说明土体结构特征的指标。一般来说，e值越小，土越密实，压缩性越低；e值越大，土越疏松，压缩性越高。土的压缩性高，表明土体的结构强度差，则土体的压缩量大。

干密度

干密度指的是土的孔隙中完全没有水时的密度，即固体颗粒的质量与土的总体积之比值。土的最大干密度一般常在1.4~1.7 g/。干密度反映了土的孔隙比，因而可用以计算土的孔隙率，它往往通过土的密度及含水率计算得来，但也可以实测。土的干密度一般常在1.4~1.7 g/。

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所