不同限定粒徑下土體液塑限指標分析

蔣 玉 饒真勇 羅德兵

(保山學院工程技術學院，云南 保山 678000)

1 概述

液塑限測定是室內項目，其目的是測定粘性土的液限和塑限從而進一步確定液性指數和塑性指數，所得數據是判定工程地基土壤類別的重要依據。

液塑限的測定傳統方法主要是運用滾搓法配合蝶式液限儀法，但該方法測出的數據與實際偏差過大，現多采用液塑限聯合測定法。本次試驗采用了液塑限聯合測定儀法，按照SL 237—1999土工試驗規程進行試驗，再結合Excel對試驗數據進行處理，以提高試驗結果準確性。

2 試驗方案

2.1 試驗試樣制備與試驗儀器

試樣制備：

土體分別過0.5 mm，1 mm，2 mm篩。將土體樣本分為0 mm～0.5 mm,0 mm～1 mm,0 mm～2 mm三個粒徑等級，每個粒徑等級取代表性土樣200 g，用以測定土體液塑限。

試驗儀器：

數顯式液塑限聯合測定儀：圓錐質量76 g、錐角30°，微分尺量程22 mm，最小分度值0.1 mm；

盛土杯：直徑40 mm，深度30 mm；

電熱恒溫干燥箱：溫度能保持在105 ℃～100 ℃；

樂善秦腔中的“唱念”，同樣是表現戲劇人物的重要語言手段，其唱念的方式有對唱、獨唱、旁唱、伴唱、獨白、旁白、幫腔等。其中旁白、旁唱、獨唱是人物內心活動自然流露的一種獨特表現形式，好的唱念對塑造人物有著極其重要的意義。樂善秦腔也是如此。

天平：量程200 g、最小感量0.01 g；

其他：調土刀、調土皿、吹風機、洗耳球、凡士林、毛巾、保鮮膜。

2.2 試驗方案設計

本次試驗土樣取自保山昌寧縣共浴滑坡土體，共四個取樣點(區域位置及樣品分布如圖1所示)，分別用D1,D2,D3,D4來表示，每個取樣點自上而下，間隔25 cm各取5組土體試樣(總間距1.0 m)，每個土樣再分別按0.5 mm,1.0 mm,2.0 mm的上限粒徑進行試驗，故每個試樣點各做15個試驗，共60組試驗。

將過篩后土樣加適量清水拌和均勻調制成土膏，用保鮮膜密封放置24 h(使水分均勻分布)備用。根據SL 237—1999土工試驗規程用數顯式液塑限聯合測定儀分別測出錐入深度在3 mm～4 mm,7 mm～9 mm,15 mm～17 mm范圍內土體(每個錐入深度測三次取平均值，錐入深度通過吹干或加水調節)，采用烘干法測定對應錐入深度土體含水率，錐入深度為2 mm所對應的含水率即為土體塑限，錐入深度為17 mm所對應的含水率即為土體液限[2]。

3 實驗結果處理及數據分析

3.1 數據處理方法

液塑限實驗結果的處理方法很多，常用的有作圖法、解析法、回歸法、最小二乘法等[3，4]。作圖法方便、準確度高，是規程大多數推薦的方法，但人為因素影響較大；歸納分析法使用簡便、快捷，但是需要大量實驗數據，地區局限性較大；解析法邏輯清晰，物理意義明確，但是手工計算復雜[5]。本次實驗采用Excel圖表法計算液塑限，橫坐標為土體含水率，縱坐標為圓錐入土深度，以三個墜入深度(d1,d2,d3)及其對應含水率(ω1,ω2,ω3)在直角坐標系中生成三個坐標點，通過三個坐標點可生成一條趨勢線，同時可得到趨勢線方程：

y=kx+b。

其中，y為圓錐入土深度；x為土體含水率；k，b均為常數。

根據所得方程計算出y=2及y=17所對應x值即為土體塑限ωp和液限ωL。

含水率通過烘干法計算，液塑限通過Excel圖表法運用方程求解。如圖2所示，選取了4個取樣點的第一層土樣(分別用D1-1,D2-1,D3-1,D4-1來表示)進行試驗處理說明，4個試樣的錐入深度與含水率所擬合出的直線方程中其擬合系數R2均趨近于1，故通過采用Excel圖表法計算液塑限的方法進行數據處理，精度高。

3.2 液塑限結果計算

根據液限含水率與塑限含水率的差值可得IP(塑性指數)，結合土體天然含水率可得出試樣IL(液性指數)，如表1所示。

如表1所示，0.50 mm,1.00 mm,2.00 mm各限定粒徑下的IP(塑性指數)與IL(液性指數)可知，D1～D4四個試樣點中60個試樣的IP，小于10的有4組，大于17的有16組，介于10～17的共有40組，故60組試樣基本為粉質黏土；從IL來看，60組試樣中IL<0的有48組，0～0.25的有5組，0.25～0.75的有6組，0.75～1.00的有1組，故該60組試樣的稠度狀態以堅硬為主。

表1 各上限粒徑液塑限指標表

在試樣中每個試樣點從上到下間隔25 cm，1 m區間的范圍內，無論是在0.5限定粒徑下，還是其他兩個限定粒徑下，都未呈現出任何規律，這說明，在滑坡土體，自地表1.0 m范圍內土體液塑限指標離散性較大。

3.3 粒徑對液塑限影響分析

如圖3所示，為限定粒徑與IP塑性指數的關系曲線，從圖3中可以看出4個樣品存在的規律性相差很大，D1曲線呈現出開口向上的拋物線狀態，隨著限定粒徑的增加IP指數先由大到小轉變，到達極小值以后又增大；D2和D4曲線則與D1曲線剛好相反，呈現出開口向下的拋物線狀態，隨著限定粒徑的增加IP指數先由小到大轉變，到達極大值以后又逐漸減小；限定粒徑與IP塑性指數在D3試樣是呈現出一種完全正相關的變化，隨著上限粒徑的增加，IP塑性指數也在逐漸增加；由4個試樣點的限定粒徑與IP塑性指數可看出，在相同上限范圍內，雖然3個上限粒徑跨度不大，但不同顆粒組成的土體所呈現出兩者相關性截然不同，4個試樣點中就出現極大值、極小值、線性正相關3種形態，離散性大。

如圖4所示，限定粒徑與IL液性指數關系曲線中可看出，4個試樣點的液性指數IL，隨著上限粒徑的增大也隨之增大，呈正相關，也就是土體上限粒徑增大，土體的相對軟硬狀態逐漸變軟，D2(平均)曲線中，液性指數隨著上限粒徑的增加，IL液性指數從負值逐漸轉變為正值直到增加到0.39，按黏性土的稠度標準來看，該土樣則從堅硬狀態逐步轉變到硬塑狀態，而后向可塑狀態轉變。從黏粒占比來看，0.5 mm，1.0 mm，2.0 mm三者的黏粒含量百分比越來越小，其限定粒徑下細顆粒含量所對應的比表面積也越來越小，由于細顆粒越多，其親水越好，在一定粒徑范圍內，細顆粒含量占比越大，吸水能力越強，相對較粗的顆粒基本未吸水，所有顆粒要達到從堅硬狀態轉向硬塑，甚至可塑狀態的能力相對就差。隨著顆粒上限粒徑的增加，細顆粒含量占比減小，土體親水性逐漸變差，故較粗顆粒的吸水量相對增加，所表現出的軟硬程度相對更軟。

4 結語

1)在液塑限聯合測定儀所測出的試驗數據下，運用Excel進行處理，方便快捷，且所得出的液塑限指標精度高；

2)對于本次研究的昌寧共浴滑坡土體，以堅硬狀態的粉質黏土為主，IP與IL兩個指標隨土體深度變化，所反映出的規律離散性較大；

3)在相同上限粒徑范圍內，雖然上限粒徑跨度不大，但不同顆粒組成的土體所呈現出兩者相關性截然不同，試樣點所表現出IP指標與限定粒徑的曲線形態離散性大，可結合顆粒級配進行進一步研究；

4)試樣中液性指數IL，隨著上限粒徑的增大也隨之增大，呈正相關變化，即土體上限粒徑增大，土體的相對軟硬狀態逐漸變軟，反映出細顆粒組含量越小，土體親水性越強，在一定粒徑范圍內，要從堅硬狀態轉換到硬塑以上的狀態相對更難。