为了深入探讨压实过程,本文在理论分析和试验研究的基础上,在国内首次建立“振动轮—土”相互作用三维有限元模型,利用建立的模型进行了压实过程仿真计算。通过对压实过程的理论分析,考虑了土的弹性和土的塑性,选择Drucker-Prager模型作为土壤的本构模型,推导了本构方程的矩阵表达式;通过土样的常规三轴压缩试验研究,获得了不同干密度、不同含水量和不同围压下土壤的模量,利用二元函数拟合工具TableCurve对试验数据进行拟合,找到了模量与干密度和围压的二元函数关系;在ZJ系列直剪仪上测定了土壤的凝聚力C和内摩擦角φ,试验结果结果表明:当干密度不变时,该级配土的摩擦角、凝聚力均随着含水量的增大而减小;当含水量不变,该级配土的摩擦角、凝聚力均随着干密度的增大而增大。利用Excel的数据拟合功能,对试验数据进行拟合发现,凝聚力C、内摩擦角φ取自然对数后与干密度和含水量有较好的线性关系。利用建立的模型进行了多参数仿真与试验研究,确定了最佳的作业参数组合为:振动频率取24 Hz,振幅取1.6mm,顺时针起振。该工况第三遍压实时,表层土体y向塑性变形为3.3mm,轮正下方15cm处土壤y向正应力响应幅值为0.0835MPa。目前重叠宽度的确定主要靠经验,尚未有人通过理论分析得出研究结论。通过分析不同机器参数时轮下土壤应力沿轮宽的分布规律,为重叠宽度的确定提供了参考;试验结果表明,按照应力分布规律确定的碾压重叠宽度比用经验方法确定的重叠宽度更为合理,铺层经12遍压实后压实度比较均匀,其极差为0.6%。试验研究和仿真研究均得出,轮下土壤y向正应力随深度按照负幂函数a=k·r^-β规律衰减;碾压速度和土壤的密实度是影响土壤应力分布规律和沉降特性的重要因素,随着压实遍数的增加,应适当提高碾压速度,可以提高压实效率。