4.4.3.1 风积沙样品
试验所用的风积沙沙样有两种。一种为取自塔克拉玛干沙漠腹地的沙样，样品编号为A，为极细砂，取自塔中四井—塔中一井沙漠公路K17+880北侧路边（N39°17′26.2″，E83°46′29.4″）。该地区为塔克拉玛干沙漠腹地复合型纵向沙垄分布区，取样部位为复合型纵向大沙垄顶部的活动沙丘，为此活动沙丘的表层。
另一种为取自古尔班通古特沙漠的沙样，取自其东南部，样品编号为B，为中砂，取自阜彩路（阜康—彩南油田石油专线公路）K114+950路右15m（N44°57′58.4″，E88°23′01.1″）。该地区为古尔班通古特沙漠东南部固定与半固定沙丘分布区，取样部位为固定、半固定沙梁的（沙梁的相对高度20m左右）中上部的次一级小沙丘（沙丘高度3～5m）的顶部表层，该小沙丘已活化。
试验样品的颗粒分析试验结果（筛分法及移液管法）见表4-16。
表4-16 试验样品的粒度组成
4.4.3.2 试验方法简述
1）试样成型
该项试验的一个难点所在，就是在进行试验之前就能够预先确定处在干燥状态下的风积沙的密度。只有这样试验数据才能有对比的标准。《公路土工试验规程》中的击实试验能够预先得知密度。这是因为试验样品的质量可通过称重获得，试验样品的体积由试筒体积控制。因而就不需要再进行专门的密度试验就能得知密度。受此启发，选用大试筒（直径45cm，高30cm）进行试验，如图4-30所示。之所以如此，是因为只有试筒尺寸较大时，才能在此试筒内进行环刀法或灌砂法试验。
图4-30 试验用大击实筒
在大试筒这样成型风积沙样：
（1）用较硬的橡胶板（厚度5mm）制作一圆形的橡胶垫（直径略小于45cm）。橡胶垫上有7个油漆标注的位置用于高程测量。此外，橡胶垫上还有几处油漆标注的位置，用于在进行高程测量时，保证橡胶垫与试筒壁的位置相对固定（试筒壁上的相对应处也要相应地用油漆标注），如图4-31和图4-32所示。
（2）确定成型密度与厚度后，计算出所需干燥风积沙沙样的数量。
（3）将橡胶垫放入专用的大型试筒（直径45cm，高30cm）中，放在试筒的底部（试筒的底板必须平整且又水平）。放上橡胶垫后，要注意检查，以保证橡胶垫与试筒底面紧密地接触，然后用水准仪进行第一次高程测量（图4-33）。
（4）将橡胶垫取出，将已称好的干燥的风积沙轻轻倒入试验专用的大型试筒中（图4-34）。
（5）用水平尺与抹子等反复整平风积沙表面，尽可能地使风积沙表面平整且又水平（图4-35）。
图4-31 试验用橡胶垫上进行标注
图4-32 标注的橡胶垫
图4-33 第一次高程测量
图4-34 将称量好的风积沙倒入大击实筒中
图4-35 用抹子等整平风积沙
图4-36 橡胶垫放在风积沙沙面上
（6）小心地将橡胶垫放在整平的沙面上（图4-36）。
（7）用振动夯压实大型试筒中的风积沙。压实时，一方面要尽力保证振动夯的作用力以垂直的方式传递到风积沙上；另一方面也要使振动夯水平转动，以保证风积沙上的受力均匀。此项试验的试验装置示意图如图4-37～图4-42所示。
图4-37 试样成型装置示意图
图4-38 把击实筒盖放到橡胶面上
图4-39 把加力板放到击实筒盖上
图4-40 把振动夯放到加力板上
图4-41 用振动夯振压风积沙（边振边旋转）(www.xing528.com)
（8）振动夯振压一定时间后暂停，将振动夯及击实筒盖取下，然后用水准仪在橡胶垫上进行第二次高程测量。通过高程测量的数据计算，可知击实筒中沙样压实后的厚度（包括平均厚度）。如果压实后的平均厚度未达到设计值，就要继续进行压实并再做高程测量。如果压实的平均厚度达到了设计值，成型工作也就完成了。
假设成型时所用干燥的风积沙数量为W（g），大型试筒的平均直径为D（cm），成型的风积沙平均厚度为H（cm），干燥的风积沙含水量为零，则其成型密度（干密度）rd（g／cm3）如式（4-10）所示：
图4-42 通过高程测量确定压实度是否达标
2）试样浸水
（1）选择一肉眼看不出孔洞且又能均匀透水的布（该次试验所选用的是厚约2mm的白色的类似于羊毛毡子的无纺土工布），裁成圆形，圆面直径应比试验过程中所要挖的取样洞直径（如环刀法试验所要挖的取样洞直径与环刀的直径基本相同，灌砂法试验所要挖的取样洞直径一般为100mm等）大3倍以上。之所以如此，一是透水布能有效防止风积沙在浸水时，下滴的水流冲蚀沙样表面；二是较大的透水布能够保证取样处的风积沙全都能浸到水，且浸水也比较均匀（图4-43）。
（2）将透水布在清水中浸湿，然后取出，展开。等透水布基本上不再滴水时，将其小心地放在已成型的风积沙沙面上，放在需试验处。放好后，再用一平板（该次试验所用的是木抹子）轻压透水布，力量大小既要保证整个透水布与沙面能较为紧密地接触（要排除两者间的空气），又不能力量太大而改变风积沙密度。
（3）按略小于最大持水量来计算浸水时所需要的水量。考虑到风积沙在浸水时水以垂直下渗为主，并且也较为均匀，故在计算所需水量时，选用的浸湿面积应等于透水布的圆面面积，浸湿厚度宜大于取样洞的深度5cm以上（多余的水会继续下渗，故而不会对此试验产生不利影响，而水量较少时就有可能造成所取之样并没有全部浸湿，这反倒会对此试验产生较大的不利影响）（图4-44）。
图4-43 击实筒中风积沙表面上覆盖透水土工布
图4-44 称量浸水时所需的水量
（4）将浸水时所需要的水称量出来后，用喷壶或碗等缓慢均匀地洒到透水布上。为了能减少水的冲力，应将喷壶或碗贴近透水布洒水或倒水。为了能避免洒向或倒向透水布的水流到透水布之外，可用两种方法：一种是缓慢地洒水，等洒向透水布的水渗入到透水布后再洒，在透水布上很薄的水层可因表面张力而保证其保持在透水布上；另一种是将一圆环安放在透水布上，形成类似于《公路土工试验规程》中筛分法试验所用筛子（筛底为透水布），然后在透水布上洒水，这样可洒水速度快些，但在透水布上形成的水层应在1cm以下（该次试验采用的是这种方法）（图4-45）。
（5）等水全部都渗入到沙中后，取走透水布。浸水后的沙面并不平坦，所以应刮去其表层，所刮厚度应在1cm左右。刮完后即可在平整的沙面进行压实度（密度）等试验了（图4-46）。
图4-45 风积沙浸水
图4-46 浸水后刮去表层1cm左右的风积沙
3）形变观测
为了能从理论上证实试验方法的可行性，就需要对干燥风积沙沙样浸水后的体积变化（形变）情况进行观测。如果在浸水前后风积沙试样的体积变化很小，小到可忽略不计，则用环刀法或灌砂法试验所测出的浸水后的湿砂的干密度，从理论上来讲，应与原先干燥状态下的干砂的干密度相当。反之，如果浸水前后风积沙试样的体积变化较大，不可忽略不计，则用环刀法试验所测出的浸水后的湿砂的干密度，从理论上来讲，应与原先干燥状态下的干砂的干密度不相当。这时，就不能再用湿砂的干密度来推算原先干砂的干密度了。当然，如果浸水前后风积沙试样的体积变化虽较大，却是有一定规律的，则可依据这种规律，通过用环刀法测定出浸水后的湿砂的干密度，来推算原先的干砂的干密度。
形变观测完成后，再进行密度测定试验，则风积沙的密度可由两种方法获得：一种是根据成型时沙样的数量、厚度与形变观测数据等计算而得；另一种是形变观测完成后的密度测定试验。将这两种数据进行对比，就可以判定密度测定试验的准确性。
形变观测试验装置如图4-47～图4-49所示。
图4-47 形变观测装置示意图
1—百分表；2—百分表支杆；3—多孔板（φ=30cm）；4—百分表支架；5—击实筒（φ=45cm）
按图4-47所示安装好后，读取百分表初读数，再按照试样浸水的要求向击实筒中洒水；若洒水速度较快而在沙面上形成水层时，水层的最大厚度应控制在其高出多孔板顶面高度1cm以下。
风积沙浸水后形变很快，但不久便趋于稳定。考虑到这一特点，形变观测时间间隔在浸水开始时较短，随后逐渐加长。再考虑到在实际工作中，从风积沙试样浸水到完成密度测定试验所需的时间并不会很长，故而形变观测试验完全不必像收缩试验或固结试验那样非要到形变达到了稳定试验才结束；只要形变观测时间达到或超过从风积沙试样浸水到完成密度测定试验所需的时间即可，这个时间一般应在30min以内。但为了能更多地了解风积沙浸水后的形变情况，专门进行的这项试验的观测时间延至18h（1080min）。
图4-48 浸水形变观测用多孔透水板
图4-49 形变观测装置
综上所述，形变观测的时间间隔为，以洒水时起算，观测时间分别为1min、3min、5min、7min、10min、15min、20min、30min、1h、4.5h（270min）、15.5h（930min）、18h（1080min）。
4）密度测定
依据《公路路基路面现场测试规程》中的环刀法测定压实度试验方法，以及《公路土工试验规程》中密度试验的环刀法进行密度测定试验。
试样成型后浸水，浸水试验完成后，取走透水布等使风积沙表面露出。浸水后的沙面并不平坦，所以应刮去其表层，所刮厚度一般在1cm左右。刮完后即可在平整的沙面进行密度试验。
在大击实筒中，每层可做试验环刀的次数大致为：环刀体积为100cm3的可做20个左右；环刀体积为200cm3的可做10个左右；环刀体积为500cm3的可做5个左右（图4-50）。
图4-50 环刀法密度测定试验
第一层做完后，清除扰动的沙，再向下略挖一点后，刮出平整的风积沙表面，即可用环刀做第二层的密度测定试验。
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