[科普中國]-干密度

干密度指的是土的孔隙中完全沒有水時(shí)的密度，即固體顆粒的質(zhì)量與土的總體積之比值。土的最大干密度一般常在1.4~1.7 g/cm3。

干密度反映了土的孔隙比，因而可用以計(jì)算土的孔隙率，它往往通過土的密度及含水率計(jì)算得來，但也可以實(shí)測。土的干密度一般常在1.4~1.7 g/cm3。

定義干密度（dry density）

符號：（ρd）

土的孔隙中完全沒有水時(shí)的密度，稱干密度；是指單位體積土的質(zhì)量，即：固體顆粒的質(zhì)量與土的總體積之比值。

在工程上常把干密度作為評定土體緊密程度的標(biāo)準(zhǔn)，以控制填土工程的施工質(zhì)量。在土方填筑時(shí)，常以土的（干密度 ）來控制土的夯實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

計(jì)算方式先算出土的濕密度，然后除以（1+w）

其中w是含水率，比如通過計(jì)算土的含水率是8%，那么就用濕密度除以（1+0.08）

ρd=ρ/（1+w)

ρ：土的密度

w：土的含水率

干密度對路基性能的影響（1）干密度對土-水特征曲線產(chǎn)生顯著影響，干密度越大，飽和含水率越小，進(jìn)氣值越大，土體的持水性能越強(qiáng)。飽和含水率隨干密度的增大線性減小，殘余含水率隨干密度的增大線性增大，參數(shù)a與進(jìn)氣值的倒數(shù)線性相關(guān)，參數(shù)n 隨干密度的增大線性增大。

（2）土體在快速脫水階段在吸力作用下排出的那部分水是土中的自由水，而在殘余段排出的水是土中的結(jié)合水。土體在不同干密度下的殘余質(zhì)量含水率為常數(shù)。

（3）回彈模量隨含水率的增大而減小，隨干密度的增大而增大，含水率對回彈模量的影響較干密度顯著。

（4）地下水位上升導(dǎo)致路基含水率顯著增加，路基土的回彈模量明顯下降，引起了不可忽視的路基變形。提高路基土的壓實(shí)度，能有效提高路基土的持水性能和強(qiáng)度，從而達(dá)到提高路基抗變形性能的目的。1

干密度對粗粒料力學(xué)特性的影響粗粒料的力學(xué)特性不僅與應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)，還與粗粒料的初始干密度密切相關(guān)，通過不同初始干密度的粗粒料大型三軸試驗(yàn)得到：

（1）初始干密度越大，軟化或剪脹趨勢越強(qiáng)，破壞應(yīng)力或峰值強(qiáng)度越大，破壞狀態(tài)之后逐漸趨向于漸進(jìn)狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)力比逐漸趨向于一常數(shù)。

（2）初始干密度對粗粒料初始彈性模量有重要影響，而應(yīng)力應(yīng)變曲線的形態(tài)則是由密實(shí)度和應(yīng)力狀態(tài)共同決定的。

（3）軟化型曲線的相變應(yīng)力小于漸進(jìn)應(yīng)力，而漸進(jìn)應(yīng)力又小于破壞應(yīng)力。2

干密度對土體力學(xué)特性的影響地下水位以上的土大多處于非飽和狀態(tài)，經(jīng)過壓實(shí)填筑的土壩、公路鐵路路基、天然邊坡等都與非飽和土工程問題密切相關(guān)。季節(jié)性的氣候變化使得土體經(jīng)受反復(fù)干濕循環(huán)的影響，土體的強(qiáng)度和變形特征產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的變化。由于強(qiáng)降雨過程中負(fù)孔隙水壓力的消失和干濕循環(huán)等因素導(dǎo)致的土體強(qiáng)度的降低，淺層滑坡等工程問題時(shí)有發(fā)生。干濕循環(huán)對邊坡的變形和穩(wěn)定性產(chǎn)生不可忽視的影響。因此，研究經(jīng)反復(fù)干濕循環(huán)作用后飽和土的變形和強(qiáng)度特性，對工程建設(shè)具有重要意義。

干濕循環(huán)過程中試樣內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整和基質(zhì)吸力的壓密作用使得土體的力學(xué)特性發(fā)生了不可逆轉(zhuǎn)的變化。土體對干濕循環(huán)的響應(yīng)取決于土體的初始狀態(tài)。干濕循環(huán)使得初始干密度為1.61g/cm3的試樣的應(yīng)力-應(yīng)變曲線由應(yīng)變硬化轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)變軟化，而初始干密度為1.71g/cm3和1.76g/cm3的試樣干濕循環(huán)前后應(yīng)力-應(yīng)變曲線的形式未發(fā)生明顯改變。干濕循環(huán)后，土體在固結(jié)不排水剪切過程中孔隙水壓力的發(fā)展發(fā)生了變化。孔壓發(fā)展與應(yīng)力-應(yīng)變曲線具有良好的對應(yīng)性。對于初始干密度為1.61g/cm3的試樣，干濕循環(huán)使得土體的孔壓發(fā)展曲線由先增大后減小轉(zhuǎn)變?yōu)槌掷m(xù)增加并趨于穩(wěn)定，剪切初始階段未經(jīng)歷干濕循環(huán)試樣的孔隙水壓力高于反復(fù)循環(huán)后試樣的孔壓值，隨著剪切變形的進(jìn)一步增加，未經(jīng)歷干濕循環(huán)試樣的孔隙水壓力逐漸減小并低于循環(huán)后的值。初始干密度為1.71g/cm3和1.76g/cm3試樣干濕循環(huán)后峰值孔壓均有所增加，且剪脹的趨勢有所減弱。經(jīng)反復(fù)循環(huán)后，土體在p′ -q平面上的有效應(yīng)力路徑發(fā)生了明顯變化且以初始干密度1.61g/cm3的試樣最為顯著。應(yīng)力路徑的改變歸因于干濕循環(huán)對土體抗剪強(qiáng)度和孔壓發(fā)展特性的影響。在進(jìn)行土壩、路基和邊坡穩(wěn)定分析時(shí)，有必要考慮干濕循環(huán)對土體強(qiáng)度的影響，低干密度時(shí)考慮干濕循環(huán)的影響尤為重要。3

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

杜強(qiáng) - 高級工程師 - 中國科學(xué)院工程熱物理研究所