淺析界限含水率液限和塑限的測定

摘 要：測定細粒土的液限和塑限含水率，用作計算土的塑性指標和液性指數，按塑性指數或塑性圖對粘性土進行分類，評價粘性土地基的承載能力。我國目前使用76g圓錐下沉10mm時的液限強度，試驗取證，聯合測定儀試驗簡單、方便、準確。適用于各工程中。為了工程的統一，實行行業約定和規范，主要利用圓錐質量為76克的液塑限聯合測定儀測得土在不同含水率時的圓錐入土深度，并繪制圓錐下沉深度h與含水率ω的關系曲線。

關鍵詞：液塑限聯合測定儀 粘性土 整理

中圖分類號：TU411 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

液塑限聯合測定儀試驗的目的是測定土的液限WL和塑限WP，確定土的分類。從而可根據自然狀態下粘性土的含水率來確定自然狀態下的土處于什么樣的狀態。計算液性指數IL，塑性指數Ip，判別粘性土的軟硬程度。同時，作為粘性土的定名分類以及估算地基承載力的依據。

細粒土隨著土中含水率的不同，分別處于流動狀態，可塑狀態，半固體狀態，固體狀態。界線含水率較好地反映出土的物理力學特性，如壓縮性、脹縮性等，在工程中主要是土的液限、塑限和縮限。液限是細粒土呈可塑狀態的上限含水率，塑限是細粒土呈可塑狀態的下限含水率。事實上，土從粒滯流動狀態到可塑狀態，從可塑狀態到半固體狀態的性質和直觀變化的。因此，在兩者之間建立確定的界限都帶有一定的任意性。也就是說，水從液態變到氣態或從液態變到固態，有直觀的溫度臨界點，土隨著含水率的變化從一種狀態到另一種狀態有明顯可見的含水率臨界點。為了工程的統一，實行行業約定和規范，主要利用圓錐質量為76克的液塑限聯合測定儀測得土在不同含水率時的圓錐入土深度，并繪制圓錐下沉深度h與含水率ω的關系曲線。

1 儀器準備

1.液塑限聯合測定儀包括帶標尺的圓錐儀、電磁鐵、顯示屏、控制開關、測讀裝置、升降支座等，圓錐質量76克，錐角30°，試樣杯內徑40mm，高30mm。2.天平：稱量200克，最小分度值0.01克。3.其它：烘箱、干燥器、調土刀、橡皮板、凡士林、小鋁盒、孔徑0.5mm的篩子。

2 試驗步驟

1.采用具有代表性的天然土，當土樣不均勻時，采用風干土，當土樣中含有粒徑大于0.5mm的土粒和雜物時，應過0.5mm篩子。2.當采用天然土樣時，取代表性土樣250g，采用風干土樣時，取代表性土樣200g。將土樣放在橡皮板上，分成均勻三等份，加入不同程度的純水，調制成三種不同稠度的試樣，放入調土皿浸潤。3.為了使試樣浸潤均勻，要放置一定時間，然后將調制好的試樣放入試樣杯中，用削土刀邊填邊擠壓，排出氣體，避免空隙，然后刮平表面。4.學生面對聯合測定儀儀器，了解儀器各部件性能后。再進行調節底腳螺旋，使升降臺上水準泡居中，接通電源。打開儀器后開關，儀器電源燈亮。5.將試樣杯放在聯合測定儀的升降臺上，給76g圓錐錐尖抹上凡士林，放入儀器凹槽處，使電磁鐵吸住圓錐。6.轉動微調旋鈕，使投影屏零線與微分尺零線重合。在手動狀態下，把調好的試樣杯放到升降臺上，轉動平臺升降旋鈕，當土樣與錐尖接觸時，按下電源鍵，圓錐儀自重下落入土中，經5s后，此時立即在投影屏上讀出圓錐儀入土深度。7.轉動平臺升降旋鈕，取下圓錐儀與試樣杯。挖去錐尖入土帶有凡士林的土樣，取錐體附近的試樣10～30g，放入小鋁盒，用烘干法測出含水率。8.再將其它二個土樣，重復5、6、7條的步驟分別測定第二點、第三點，試樣的圓錐下沉深度，測出相應含水率。液塑限聯合測定應不少于三次。注：圓錐入土深度適宜范圍，3-4mm，7-9mm，15-17mm。9.以含水率為橫坐標，圓錐入土深度為縱坐標，在雙對數坐標紙上繪制關系曲線，三點應在一直線上，當三點不在一直線上時，通過含水率的點和其余兩點連成二條直線，在下沉為2mm入查得相應的2個含水率，當兩個含水率的差值小于2%時，應以兩點含水率的平均值與高含水率的點連一直線，當兩個含水率的差值大于等于2%時，應重做試驗。

3 成果整理

1.含水率計算：，式中：—圓錐入土任意深度下試樣的含水率精確至0.1%；—濕土樣及稱量盒質量；—烘干后土樣及稱量盒質量；—稱量盒質量。

2.液限和塑限確定：以含水率為橫坐標，以圓錐入土深度為縱座標在雙對數坐標紙上繪制含水率與相應的圓錐深度關系曲線。在含水率與圓錐下沉深度的關系圖上，查得下沉深度為10mm對應的含水率為液限，查得下沉深度為10mm對應的含水率為液限，查得下沉深度2mm對應的含水率為塑限。

3.塑性指數確定：，式中：—塑性指數，精確至0.1；—液限（%）；

—塑限（%）。

4.液性指數計算：； 式中：—液性指數，精確至0.01；—天然含水率。

4 試驗記錄

液塑限聯合測定法試驗記錄表

工程編號 3213 試驗者 蘭進芳和劉宏磊

土樣說明 粘性土 計算者 劉宏磊

試驗日期 2011.11 校核者 陳宣

土樣

編號

圓錐下

沉深度

（mm）

盒

號

盒+濕

水質量

（g）

盒+

干水

質量

（g）

盒

質量

（g）

水

質量

（g）

干土

質量

（g）

含水率%

液限%

塑限%

塑性指標

液性指標

1

3.8

689

15

13.08

10

1.92

3.08

62%

91

46

45

0.58

698

14.78

12.95

10

2.05

2.95

2

7.5

315

13.42

12.07

10

1.35

2.07

65%

694

14

12.43

10

1.57

2.43

3

16.5

326

15.72

13.02

10

2.7

3.02

90%

673

17

13.69

10

331

3.69

5 實驗結論

聯合測定就是用圓錐儀同時測定液限WL和塑限WP。液限WL當含水率增大到使土體在一定外力下開始流動，此時的含水率稱為液限WL。土體處于可塑狀態，在重力作用下能保持形狀，在外力作用下將發生塑性變形而不斷裂，外力消失后能保持外力消失前一時刻的形狀而不變，有一定的抗剪強度。

我國目前使用76g圓錐下沉10mm時的液限強度，試驗取證，聯合測定儀試驗簡單、方便、準確。適用于各工程中。

參考文獻

[1] 董云欣.液塑限的相關性及其應用[J].工程建設與檔案.2004年2期

[2] 郄國增.液塑限聯合測定法界限含水率試驗探討[J].河北水利.2012年9期

[3] 彭意.提高液塑限聯合測定試驗精度的方法[J].土工基礎.2007年4期