土壤力学:水分-密度关系与土壤压实
压实土壤带来稳定和强度。地基破坏最常见的原因是压实方法不当或土壤压实不良，导致水渗入地基并造成结构损坏。采用机械方法压实土壤意味着夯实土壤，填充孔隙空间，提高土壤的抗剪性，并提供更好的水通过土壤颗粒运动。压实过程在很大程度上取决于你所处理的土壤类型，因为不同的土壤有不同的物理性质，因此应该采用不同的压实方法。压实还可以防止土壤冻害，增加其耐久性。
影响压实过程的因素
土壤的压实程度取决于各种因素。其中，土壤粒度分布最优，含水量最大
干密度、层厚和环境因素都是需要考虑的重要因素。最佳含水量(OMC)是指在特定的压实力作用下，土体干燥至最大干重时，其含水量所占的百分比。相邻的图(请点击放大)显示，在OMC的孔隙比近似为零，土壤被密实。不同类型土壤的OMC曲线和最大干密度曲线不同。
图中W为含水量，ρ(d)为土体干密度。
标准的监督而且修改代理人通过试验确定土体的OMC和干密度。这两种试验之间的基本区别是用来压实土体的锤的大小和重量。击打的次数保持不变，但在Modified Proctor测试中，下落的高度从12英寸改变为18英寸。其他常用的测定OMC和最大干密度的方法如下所述。
- 砂锥试验-适用于大样本，结果准确，但执行面积大，耗时长。
- 谢尔比管试验-适用于管道底部的深处，不适合砾石，只适用于小样本。
- 核规试验-统计可靠，易于重做和快速的方法。
不同的压实方法
土体压实，简单来说，就是对土体施加外部压力，使其特性在施工目的方面得到改善。技术上来说,静力和振动力通过对土壤颗粒施加压力使它们聚集在一起。静力在土壤颗粒表面施加载荷，向下施加机器的自重。这些力不深入表层，只作用于土体的上表面。
另一方面，振动力对整个土体都起作用，而不仅仅局限于上表面。随着机械自重的增加，压实机和振动器连接在一起，不仅对土体施加压力，而且对整个土体进行搅动，使整个土体得到均匀的压实。上层和深层都受到振动器和压实器的冲击，导致土壤密度更大、填料更紧。
对于机械压实，这里提到了四种主要的压实技术。
- 揉压实
- 压力压实
- 振动压实
- 冲击压实
压实设备根据土壤类型进行选择。对于粘性土壤，必须使用揉捏技术和设备，因为粘土以土块的形式存在，揉捏是打破土块，使粘土致密的最佳方法。另一方面，对于粒状土壤，需要压实装置的振动或振动运动，以实现均匀压实。下面介绍常用的压实设备类型。
- 光滑滚轮-单轴，配备钢筒，砂或水，以增加自重。将土壤推向运动方向，导致土壤压实。
- 羊脚压路机-不同风格的绵羊滚轮，可用于不同类型的土壤，最适合粘性土壤。覆盖较少的表面积，但单位面积的压力非常高，导致健康的压实。
- 振动滚筒压路机-适用于砂石、砾石、沥青等重骨料的压实。非常强大的压实装置，提供均匀致密的土壤，因为振动器附在他们。
- 振动式大脚板压实机-压实机主要在堆填区工作，而垫片压实机的鼓上装有垫片，使它们在密闭和狭窄的区域工作迅速和高效。
- 夯实脚滚轮-基本上，这些设备压实工具但通常被称为跺脚辊。这些设备同时进行捏合、冲击压实和压实。
不同的分类系统根据土的特性进行划分，选择相应的压实方法。
图片来源:Virbratory Dynapac
农业方面的压实
土壤压实对农业工程同样重要。然而，土壤压实在农业活动中有一定的缺点。如果自然或人工方法的压实破坏了土壤的自然结构，土壤产生良好产量的能力就会大大降低。正如我们在工程工程中所看到的那样，压实会影响土壤孔隙度，自然空气和水在土壤中的流动，并抑制土壤根系的渗透，这对作物来说是另一种方式。为避免农业土壤压实，并避免严重破坏土壤的自然结构，应遵守以下提示:
- 在潮湿土壤上的现场作业是危险的，可能会对土壤结构造成永久性破坏，因此避免在潮湿土壤上作业。
- 确保适当的重量分配耕作操作，避免使用非常重的滚轮，因为你可能会以节省时间的名义杀死你的土地。
- 解决排水问题，并使用常规耕作方法去除现有的压实。
- 有机农业是增加土壤强度和避免压实的好方法。
参考文献
土壤压实(pdf), ITC.nl
土壤压实Martin Fahey，西澳大学
土壤压实手册(pdf), Rentrain.com
土壤压实:原因，影响和后果明尼苏达大学
图片
OMC曲线不同的土壤, Environment.uwe.ac.uk
振动滚筒压路机，维基百科
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本系列共五篇文章，涵盖了土力学的基础知识，应引起岩土工程和土木工程领域以及农学家的兴趣。
