最小孔隙比代表土体最密实的状态,与土体体积变化趋势、土体剪切强度等密切相关。砂土最小孔隙比和抗剪强度的主要影响因素为粒度分布和颗粒形状,粒度分布和颗粒形状的不同,直接影响砂土内部的结构,各项特性随之发生明显改变。为了丰富理论基础,为评价砂土地基的密实度和抗剪强度提供相关依据,需要对相关问题进行深入研究。本文主要通过室内最小孔隙比测定试验和直剪试验,对粒度分布和颗粒形状对砂土最小孔隙比和抗剪强度的影响规律进行研究,主要工作和结论如下:(1)测定不同粒度分布下砂土的最小孔隙比,研究粒度分布对最小孔隙比的影响规律。试验结果表明,单一粒组下,随着砂颗粒均值粒径的增大,最小孔隙比均呈现减小的趋势;两个粒组混合后的最小孔隙比,随着细颗粒含量的增加,呈现先减小后增大的趋势,当细颗粒含量在40%左右时,变化曲线均存在一个最小孔隙比极小值。细颗粒均值粒径与粗颗粒均值粒径的比值d/D越小,最小孔隙比越小;砂土的不均匀系数越大,最小孔隙比越小;三维颗粒流方法的模拟结果与试验测定结果均表现出相同的变化趋势,进一步证实了试验结果的可靠性。(2)测定四种不同颗粒形状砂最小孔隙比,研究颗粒形状对砂土最小孔隙比的影响规律。试验结果表明,对于粒径相同的单一粒组颗粒,最小孔隙比的大小顺序与颗粒的球形度S密切相关,球形度S越大,最小孔隙比越小;分别对砂土和替代颗粒进行两个粒组配比,在相同配比情况下,颗粒球形度S越大,混合物的最小孔隙比越小。(3)通过直剪试验,测定不同粒度分布下砂土的抗剪强度,并使用替代材料研究颗粒形状对抗剪强度的影响。结果表明,单一粒组砂土的抗剪强度与颗粒粒径密切相关,粒径越大,抗剪强度越高;两个粒组混合后砂土的抗剪强度随细颗粒含量的增加呈现先增大后减小的趋势;颗粒形状越不规则,颗粒间的咬合嵌锁作用越强,土体结构抵抗外力变形的能力越强。砂土的最小孔隙比可以作为衡量其抗剪强度的特征参数。