水利行業(yè)中采用塑性指標(biāo)對(duì)細(xì)粒土分類探討范文

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《江淮水利科技》2017年第4期

摘要：本文根據(jù)近五年的工程實(shí)例，對(duì)同一土樣，既做顆粒分析試驗(yàn)又做液塑限聯(lián)合測(cè)定試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，找出粘粒含量與塑性指數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定各類細(xì)粒土塑性指數(shù)的范圍值可以作為細(xì)粒土的輔助定名方法。

關(guān)鍵詞：界限含水率；塑性指數(shù)；顆粒分析；粘粒含量

1現(xiàn)行水利標(biāo)準(zhǔn)中細(xì)粒土分類定名方法

目前水利行業(yè)給細(xì)粒土分類定名，有水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《土工試驗(yàn)規(guī)程》（SL237-1999）、《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》SL251-2015和國家標(biāo)準(zhǔn)《土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50145-2007），在這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)細(xì)粒土的分類定名方法有顆粒分析試驗(yàn)中的密度計(jì)法、移液管法、土的三角坐標(biāo)分類法和界限含水率試驗(yàn)中的液、塑限聯(lián)合測(cè)定法。密度計(jì)法是根據(jù)土的粘粒含量、粉粒含量和砂粒含量，各占總土質(zhì)量的百分比，在三角坐標(biāo)圖中的位置來給土樣分類定名。而液、塑限聯(lián)合測(cè)定法，是根據(jù)土的塑性指標(biāo)在塑性圖中的位置來確定土的類別。

2現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中分類定名存在的問題

現(xiàn)行的土的工程地質(zhì)分類標(biāo)準(zhǔn)除上述以外還有很多，各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)土的分類標(biāo)準(zhǔn)均有差異。在國家標(biāo)準(zhǔn)《土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50145-2007）和《土工試驗(yàn)規(guī)程》（SL237-1999）中，界限含水率試驗(yàn)中的聯(lián)合測(cè)定法，是用76g圓錐儀測(cè)定在5s時(shí)土在不同含水率時(shí)圓錐下沉深度。在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪出圓錐下沉深度和含水率的關(guān)系曲線。在國家標(biāo)準(zhǔn)《土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50145-2007）中，是在直線上查得圓錐下沉深度為17mm、10mm處的相應(yīng)含水率為液限，下沉深度為2mm處的相應(yīng)含水率為塑限。塑性指數(shù)是由液限含水率與塑限含水率的差值計(jì)算而得，液限有兩個(gè)，一個(gè)是錐體下沉深度為17mm時(shí)的，一個(gè)是錐體下沉深度為10mm時(shí)的，那么相對(duì)應(yīng)的塑性指數(shù)也是兩個(gè)。而在《土工試驗(yàn)規(guī)程》（SL237-1999）中，是在圓錐下沉深度與含水率關(guān)系圖上，查得下沉深度為17mm所對(duì)應(yīng)的含水率為液限，查得下沉深度為2mm所對(duì)應(yīng)的含水率為塑限，液限只有一個(gè)下沉深度為17mm時(shí)所對(duì)應(yīng)的含水率，那么所對(duì)應(yīng)的塑性指數(shù)只有一個(gè)。此兩本現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的塑限含水率是一致的，都是下沉深度為2mm時(shí)所對(duì)應(yīng)的含水率。在《土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50145-2007）和《土工試驗(yàn)規(guī)程》（SL237-1999）中，用土的塑性指標(biāo)在塑性圖中的位置來判別細(xì)粒土的分類的方法較為繁瑣，見如表1。土的分類的名稱為高液限黏土、低液限黏土、高液限粉土、低液限粉土等。

3試驗(yàn)室對(duì)細(xì)粒土分類的方法和存在的問題

目前試驗(yàn)室用液、塑限聯(lián)合測(cè)定法給土樣分類是按照《土工試驗(yàn)規(guī)程》（SD128-84）中的規(guī)定進(jìn)行土的工程地質(zhì)分類，但是此84規(guī)程現(xiàn)已作廢，由于此規(guī)程對(duì)塑性指數(shù)的范值給予了相應(yīng)的規(guī)定，而土樣分類的名稱與《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》SL251-2015中，顆粒分析試驗(yàn)細(xì)粒土三角坐標(biāo)圖（圖略）中的名稱一致。所以一直參照使用此規(guī)程。目前試驗(yàn)室顆粒分析試驗(yàn)中密度計(jì)法給土樣分類是用《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》SL251-2015中的三角坐標(biāo)法來進(jìn)行分類。顆粒分析試驗(yàn)成果報(bào)告圖略。用兩種試驗(yàn)方法給同一土樣定名，一個(gè)是顆粒分析中的密度計(jì)法，一個(gè)液塑限聯(lián)合測(cè)定法，如果塑性指數(shù)的確定不明確其范圍值，那么就會(huì)出現(xiàn)矛盾的現(xiàn)象，有可能顆粒分析試驗(yàn)給土樣的定名是黏土，而液、塑限聯(lián)合試驗(yàn)的定名可能是粉質(zhì)黏土，所以有必要用大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)細(xì)粒土同一土樣用不同的試驗(yàn)方法，按三角坐標(biāo)圖分類定名，對(duì)塑性指數(shù)的范圍值作出具體的劃定。

4細(xì)粒土塑性指數(shù)范圍值的確定

塑性指數(shù)是給土樣分類定名的依據(jù)。而液限值的測(cè)定，在《土的分類方法》（GB/T50145-2007）中，由于錐體下沉深度的不同（17mm和10mm），對(duì)應(yīng)的液限含水率也不相同，那么塑性指數(shù)亦不相同。天然土樣存在著較大的差異性，用塑性指標(biāo)法來給土樣進(jìn)行分類定名，土樣越粘塑性指數(shù)越大，反之則塑性指數(shù)越小。筆者根據(jù)近五年的水利工程中顆粒分析試驗(yàn)的黏粒含量與對(duì)應(yīng)的塑性指數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（不含砂土）。以塑性指數(shù)為橫坐標(biāo)，以粘粒含量為縱坐標(biāo)。

5結(jié)語

本文統(tǒng)計(jì)了105個(gè)土樣的顆粒分析試驗(yàn)和液塑限聯(lián)合測(cè)定試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，同一土樣用顆粒分析分類定名，對(duì)顆粒分析試驗(yàn)的黏粒含量的范圍值和液塑限聯(lián)合測(cè)定試驗(yàn)，錐體不同下沉深度下，塑性指數(shù)的范圍值得出結(jié)論（如表3）。有了明確的塑性指數(shù)范圍值以后，在用塑性指數(shù)給土樣分類定名時(shí)，操作簡(jiǎn)單且定名可與顆粒分析定名相對(duì)應(yīng)，避免了兩種不同試驗(yàn)方法對(duì)土樣分類定名所產(chǎn)生的矛盾。

作者：王卉 單位：安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院