模型试验在解决岩土工程问题中,凭借其独特的优势,得到了快速的发展,然而模型试验中最关键的环节是模型试样的制备,模型试样特别是离心模型试样的制备方法对试验结果有较大的影响,对不同土料的试验结果的影响也有不同。目前模型试样制备的方法主要有砂雨法和分层击实法。本文针对人工配制的不同级配的砂土采用干砂雨法、水下砂雨法和分层击实法探讨了制备方法对模型试样均匀性、CPT等试验结果的影响。本文利用标准筛人工筛分配制了相近曲率系数,不均匀系数C_u分别为1.43、2.05、6.71等3种不同颗粒级配的试验砂料,分别采用水下砂雨法、干砂雨法和分层击实法制备不同相对密实度的模型试样,联合采用微型CPT贯入试验和在不同深度、平面位置埋设自制的封底环刀土盒测量密度两种方法评价不同成样方法制备的模型试样的空间均匀性;针对砂雨法,采用撒干砂分别在空气中和水中两个方式,探讨了出砂头形状和尺寸固定时,出砂头落距、移速和颗粒级配对模型试样相对密实度的影响,针对水下砂雨法,还探讨了水面高度的影响。采用微型CPT贯入试验获得了3种砂料采用不同成样方法制备的模型试样沿深度方向的探头端阻力变化,探讨了成样方法、颗粒级配对不同密实度的模型试样CPT端阻力的影响。试验结果表明:水下砂雨法、干砂雨法和分层击实法均可以制备平面和竖向均匀性好的模型试样,但水下砂雨法制样的平面均匀性普遍优于干砂雨法和分层击实法。对于干砂雨法,出砂头孔径D/最大粒径d_max≥4,孔径比B(出砂头孔径D/平均粒径d₅₀)在12左右时,可以制备平面均匀性良好的试样。随着出砂头移速v的增加,试样的平面均匀性提高。干砂雨法制备的模型试样,出砂头移速固定时,相对密实度D_r随着落距h的增大而显著增大,但水下砂雨法试样的D_r随落距h的增大呈极缓慢增大的趋势。落距h固定时,干砂雨法和水下砂雨法制备的2#粗砂和3#细砂模型试样的D_r随着出砂头移速v的增加而增大,且粗颗粒可以获得比细颗粒更密实的状态。颗粒级配均匀的1#粗砂制备的模型试样的D_r随移速v的变化,在落距h较大时表现出与d₅₀接近、颗粒级配不均匀的2#粗砂不一致的规律。水面高度h_w对试样D_r的影响远大于落距h,且水下砂雨法制样的相对密实度普遍低于干砂雨法制样。针对1#粗砂和2#粗砂,分层击实法制样模型试样的CPT端阻力在一定贯入深度以下,普遍大于干砂雨法试样;水下砂雨法制备D_r为37%的模型试样的CPT端阻力小于干砂雨法制样;采用分层击实法制备中密状态的试样,模型试样的CPT结果受颗粒级配的部分影响;模型试样处于密实状态时,颗粒级配对模型试样的CPT端阻力几乎没有影响;采用干砂雨法制备中密状态的试样时,颗粒级配对模型试样CPT端阻力有一定影响。砂雨法受撒砂设备等因素的限制,只能制备某一范围的相对密实度,而分层击实法可以制备从松到密任何密实度的模型试样。从制备试样密实度范围的角度分析,分层击实法更具有优势。