振动压路机在作业时，由于振动轮的振动使其对地面作用一个往复冲击力。振动轮每对地面冲击一次，被压实的材料中就产生一个冲击波。同时，这个冲击波在被压实的材料内沿着纵深方向扩散和传播（见图3-5）。

图3-5 振动冲击波在士中的传递

随着振动轮不断振动，冲击波也将不断产生和持续扩散。被压实材料的颗粒在冲击波的作用下，由静止的初始状态变为运动状态。被压实材料颗粒之间的摩擦力也由初始的静摩擦状态逐渐进入到动摩擦状态。同时，由于材料中水分的离析作用，使材料颗粒的外层包围一层水膜，形成了颗粒运动的润滑剂。颗粒间的摩擦阻力将大为下降，为颗粒的运动创造了十分有利的条件。被压实材料在冲击波的作用下产生了运动，带来了颗粒间的初始位置的变化，并由此而产生了互相填充间隙的现象，图3-6a表示振动压实前的被压实材料颗粒的排列状态。可见，在颗粒之间存在许多大小不等的间隙。但在振动压实后，由于颗粒之间的相对位置发生了变化，出现了相互填充现象，颗粒间的间隙减少了（见图3-6b）。较大颗粒之间形成的间隙由较小的颗粒所填充，被压实材料的压实度提高了。同时，颗粒之间的紧密接触也增大了被压实材料的内摩擦阻力，使基础的承载能力也随之提高了。

由于被压实材料（如士等）的颗粒之间存在着粘聚力和吸附力等阻碍颗粒运动的力。所以，要达到使被压实材料压实的目的，必须克服阻碍其颗粒运动的力。振动压路机是通过合理地选择一组振动与工作参数，来降低被压实材料的内部阻力，实现用较少的能量消耗获得较高的压实效果。

如果以E表示士的压实度，E与振动压路机的振动参数和工作参数有下列函数关系：

图3-6 压实前、后被压实材料颗粒排列状态

a）压实前颗粒排列状态 b）压实后颗粒排列状态

式中P_L——振动压路机振动轮的线载荷（N／cm）；(www.daowen.com)

A——振动压路机工作振幅（mm）；

ω——振动压路机工作频率（rad^-1）；

v——振动压路机的工作速度（m／s）。

为了克服士颗粒之间的粘聚力和吸附力，振动压路机必须有足够大的线载荷P_L和振幅A。线载荷越大，作用在被压实的士表面上的正压力也越大，从而越容易破坏由士颗粒之间的粘聚力和吸附力形成的抗剪切强度。振动轮振幅越大，士颗粒运动的位移越大，也就越容易破坏士的颗粒之间的粘聚力，使士容易被压实。

振动压路机的工作频率是影响士颗粒运动状态的重要参数。当工作频率ω靠近“压路机—士”的振动系统的二阶固有频率时，士的颗粒运动加速度增高，其内部摩擦阻力急剧下降，士的颗粒之间的相应填充作用加强。这时士仿佛处于流动状态。为了便于理解，将这种内摩擦阻力急剧下降、仿佛处于流动状态下的士的状态称为士的“液化”现象。士处于“液化”状态时，有些物料，例如纯干性水泥、干砂、水饱合砂等，其内部摩擦阻力几乎为零。因此，这些物料在“液化”状态下仅需要振动就可以达到完全密实的效果。瑞典Dynapac公司使用如图3-7所示的装置研究在振动状态下物料内摩擦阻力矩的变化情况。采用这种装置分别测试了不同物料在不同物理状态下的振动与非振动时的摩擦阻力矩，测试结果见表3-5。从表中可见，对于粘聚性很小的材料，如干性水泥、干砂、水饱合砂等，在振动状态下内摩擦阻力几乎等于零。因此，对于这些材料，只要满足一定的振动加速度要求，就完全可以通过振动达到自行密实的效果。对于粘性较大的士，在振动状态下，内摩擦阻力虽也有十分明显的下降，但仅仅通过振动是不足以使这种物料达到密实效果的。为了使其密实，还必须施加一定的正压力。同时，还要有足够大的振幅，以克服士的抗剪切强度和士的颗粒之间的粘聚力和吸附力。这说明，两台振动参数相同的振动压路机，振动轮的线载荷越大，压实效果越好。

图3-7 物料内摩擦阻力测试仪

表3-5 振动对物料内摩擦阻力的影响