淺談液限在粘性土的工程地質分類中的作用

【摘要】在以往的工程建設中，對于粘性土的工程地質分類主要是土粒粒度（顆分成果）法，即三角坐標法和塑性指數法（由液限和塑限計算塑性指數），在各種類型工程建設中發揮了應有的作用，積累了豐富資料，同時也發現存在一定缺陷。因此，《土的分類法》GBJ145-2007中首次采用塑性圖（由液限和塑性指數繪制的）分類法，液限在粘性土的工程地質分類中作用得到了充分肯定和重視，并作為主要特性指標加以采用。本文結合個人體會，淺析一下液限在粘性土中的工程地質分類及其工程地質條件評價中的作用和意義。

【關鍵詞】液限；粘性土；作用

1、液限與工程地質特性的關系

粘性土按照《巖土工程勘察規范》GB50021-2001（2009版）指粒徑大于0.75mm的顆粒不超過全部質量的50%，當塑性指數大于10，且小于或等于17時，應定為粉質粘土，當塑性指數大于17時，應定為粘土。

粘性土顆粒組成為粘粒、粉粒和少量砂粒，其中粘粒和粉粒占主導地位。干燥的粉粒與粘粒外觀相似，難以肉眼分辨；但遇水以后性質各異。粉粒只有微塑性和無塑性，遇水以后結構不穩定，飽和時易成流動態，透水性比粘粒高。而粘粒有塑性，透水性弱，干塊堅硬。

粘粒土隨著本身含水量的變化，可處于各種不同物理狀態。其狀態的不同導致工程地質特性有明顯差別，為此采用界限含水量來描述土的這種天然特性，并據此評價土的工程地質條件。粘性土由一種狀態轉變為另一種狀態時分界含水量，稱為界限含水量，包括液限、塑限、縮限等，均需由室內土工試驗測定，其相互關系如圖1所示。

由流動狀態變為可塑狀態的含水量叫塑性上限含水量，簡稱液限。

而塑性指數Ip=WL-Wp公式計算而得。

研究、試驗以及大量工程實踐表明，界限含水量，尤其是液限，能夠較好地反映出粘性土的某些物理力學特性，如壓縮性、脹縮性、強度、透水性等。液限與粘性土的工程地質特性變化關系簡單歸納于表1。

因此，相比較而言，液限更能客觀真實地反映出粘性土的工程地質特性。

2、液限與粘性土工程地質分類

在水利水電工程中，對于粘性土通常采用土粒粒度分類法，即三角座標法，主要根據粘粒含量劃分為三大類：粘土、壤土和砂壤土。

通過工程實踐和試驗研究發現，上述方法存在一定不足之處。主要是土的名稱沒有體現其工程地質特性，僅反映了土的顆粒級成；此分類所依據物性指標單一，未能充分反映土最主要的物理力特征--天然狀態。土的工程地質分類應以滿足工程需要為出發點，以解決工程實際問題為目標，抓住土的天然物理狀態這個根本特征，做到簡明實用。

粘性土工程地質特不單純取決于粒度組成，更重要的是其礦物成分、顆粒分散度、土粒表面吸附陽離子的種類等；僅按粒度分類過于簡單，有些土類性質差異不明顯，難以分辨，沒有反映出決定土的物理力學性質的本質因素，即天然狀態。

而單純的按計算指標-塑性指數分類，只能適用于試驗室分類，而現場肉眼描述分類難以做到。新國標《土的分類標準》GBJ145-2007中采用由液限（WL）和塑性指數（Ip）構成的塑性圖分類法，克服以往各種分類方法的種種缺陷，抓住了工程需要和天然物理狀態這兩個粘性土的工程地質分類本質特征，使土的分類方法發展到一個新階段。

3、目前現狀

對于粘性土的工程地質分類定名，首先是基于對粘性土天然物理狀態的直觀標志，包括肉眼鑒別，用手揉搓等。而后通過采樣和室內土工試驗，采用定量指標，根據規范，并結合工程需要，在現場定性認識基礎上，給出土的類別名稱。

在現場工作階段，首先觀察描述粘性土的天然物理狀態，包括顏色、可塑性、含水量；然后用手搓捻，了解土顆粒組成。其中含水量和可塑性全面反映出土的基本天然物理狀態，也是土的物性指標液限（WL）的主要反映，液限是土的天然物理狀態的直觀反映。因此，液限在現場分類定名中是不可缺少的主要內容，并起到主要作用。

室內土工試驗分類定名，液限更是不可缺少的主要指標，且塑性指數是由液限和塑限計算而得，恩此，相比而言，液限起著決定性作用。

總之，液限在粘性土的工程地質分類定名中起著不可替代的決定作用，只有把握住這一點，對于粘性土的工程地質性質認識和工程地質條件評價才是可靠的、合理的、實際的、同時也是符合工程需要的。

4、目測法和塑性圖

目測法主要采用手捻、搓條、韌性、搖震、肉眼觀察以及干強度等進行定性認識，初步確定土類名稱。

而塑性圖是依據室內土工試驗測定液限和塑限，在塑性圖上描點，然后查出對應類別名稱。從原理上，兩種方法存在一定差別，但從本質上看，兩者又是一致的。僅在少數情況下存在不一致地方，尚需根據情況調整。總之，能夠滿足工程需要。

粘性土的目測法鑒別與塑性圖法分類簡單對照關系詳見表2。

結語

工程建設中土的工程地質分類是以土的天然物理狀態為基礎而進行的，而粘性土的工程地質分類服務于工程建設這個宗旨；因此，粘性土工程地質分類必須把握住土的天然物理狀態最直觀真實的反映。因此，液限在粘性土的工程地質分類以及工程地質條件評價中就具有獨特的不可替代的重要作用。

參考文獻：

[1]《土的分類標準》GBJ145-90；·

作者簡介：蘇廣錄（1982-），畢業于中國地質大學土木工程系，現新疆阿勒泰地區水利水電勘測設計院主任工程師。