中美英規范界限含水率試驗差異及數據對比

李慶慶，劉 冰，周偉兵

(中交第三航務工程勘察設計院有限公司，上海 200032)

近幾年，隨著海外勘察項目的日益增多，國內勘察設計人員經常會遇到按照中外規范測得的物理力學指標存在差異和融合問題，如何將國外規范測得的界限含水率指標(塑限wP、液限wL)轉換成國標測得的相應指標，成為國內工程師經常面臨的技術問題。

針對這一問題，本文對中美英規范中界限含水率試驗的儀器設備、試驗方法和判別標準進行對比，并通過試驗對常用的GB的 76 g錐下沉10 mm、BS的 80 g錐下沉20 mm圓錐儀法以及ASTM的碟式儀液限測量結果進行對比，探討其相關性，為分析黏性土的物理力學狀態、確定地基承載力提供參考。

1 界限含水率試驗在中美英規范中的差異

中、美、英規范中關于界限含水率試驗的儀器設備、試驗方法和判別標準均有一定的差異性，具體見表1[10-12]、2。

表1 各標準中液限含水率測試方法及判別標準對比

表2 各標準中塑限含水率測試方法及判別標準對比

2 界限含水率試驗方法及內容

2.1 試驗方法

液限含水率試驗，GB采用圓錐儀法，圓錐質量76 g，錐角30°，錐尖入土深度10、17 mm；為提高試驗結果的精確性，ASTM采用多點碟式儀法，確定25擊所對應的含水率；BS采用單點圓錐儀法，圓錐質量80 g，錐角30°，錐尖入土深度20 mm。塑限含水率試驗均采用搓滾法。

2.2 試驗內容

選取吉布提某工程④褐黃色黏性土8組試樣、溫州某工程③1灰色淤泥及淤泥質黏性土16組試樣、南通某工程⑤灰色粉質黏土8組試樣，同時進行GB的76 g錐下沉10 mm、76 g錐下沉17 mm圓錐儀法、ASTM的多點碟式儀法和BS的80 g錐下沉20 mm單點圓錐儀法試驗。各試驗由相同的操作人員使用相同的設備在同一地點進行。

3 試驗結果分析

3.1 液限對比

3.1.1GB的76 g錐下沉10 mm與BS的80 g錐下沉20 mm結果

對GB的76 g錐下沉10 mm和BS的 80 g錐下沉20 mm試驗的32組液限結果進行分析，見圖1。

圖1 GB(76 g錐下沉10 mm)與BS法測得結果的比較分析

根據圖1a)可知，兩種方法測得的液限結果的線性擬合關系為：

wL,GB=0.728 7wL,BS+5.917 1

(1)

為定量評價擬合的置信度，將GB的76 g錐下沉10 mm的試驗結果代入擬合關系式，即可得到BS的80 g錐下沉20 mm的擬合值，將BS 80 g錐下沉20 mm的擬合值與其試驗實測值進行偏差分析，見圖1b)?？梢钥闯?，擬合值與試驗實測值之間的相對偏差均在±10%以內，其中最大偏差為-8.3%，最小偏差為0.75%。該結論有利于對GB、BS中土的分類差異的理解，可作為今后執行BS規范中液限含水率試驗的技術參考。

3.1.2GB的76 g錐下沉10 mm與ASTM多點碟式儀結果

對GB的76 g錐下沉10 mm和ASTM碟式儀試驗的24組液限結果進行分析，見圖2。

圖2 GB(76 g錐下沉10 mm)與ASTM碟式法測得結果的比較分析

由圖2a)可知，兩種方法測得的液限結果的線性擬合關系為：

wL，GB=0.725 4wL,ASTM+9.673 5

(2)

為定量評價擬合的置信度，將GB的76 g錐下沉10 mm的試驗結果代入擬合關系式，即可得到ASTM的擬合值，將ASTM擬合值與ASTM試驗實測值進行偏差分析，見圖2b)。可以看出，ASTM擬合值與ASTM試驗實測值之間的相對偏差均在±10%以內，其中最大偏差6.4%，最小偏差-0.5%。該結論有利于對GB、ASTM規范中土的分類差異的理解，可作為今后執行ASTM規范中液限含水率試驗的技術參考。

3.1.3BS的80 g錐下沉20 mm與GB的76 g錐下沉17 mm結果

對GB的76 g錐下沉17 mm和BS的80 g錐下沉20 mm試驗的15組液結果進行分析，見表3。

表3 BS的80 g錐下沉20 mm液限與GB的76 g錐下沉17 mm液限對比

由表3可知，兩種方法測得液限結果相差0.5%～3.0%，與翁奕等得出的液限差值范圍為1.0%～5.0%的對比結果基本吻合。

3.2 GB與ASTM 塑限對比

GB與ASTM塑限含水率對比見表4，兩者均采用搓滾法確定塑限含水率，在搓條直徑上有一定的差異。由試驗結果可以看出，ASTM塑限較GB塑限略小，差值范圍一般在2%以內。

表4 GB與ASTM 塑限含水率對比

4 結論

1)中、美、英規范液限含水率試驗的差異：ASTM無圓錐儀法，GB與BS的圓錐質量和下沉深度均不相同。GB、ASTM、BS規范中均可采用碟式儀法，操作方法、判別標準類似，僅儀器底座的橡膠硬度不同。ASTM的碟式儀法分多點法和單點法；BS的圓錐儀法、碟式儀法均規定了多點法和單點法。

2)中、美、英規范塑限含水率試驗差異：GB、ASTM、BS均可采用搓滾法，僅搓條直徑有差異；液塑限聯合測定法僅GB中有規定，ASTM還提供了滾軋設備法。

2)GB的76 g錐下沉10 mm與BS 測得的液限結果線性擬合關系為：wL,GB=0.728 7wL,BS+5.917 1；GB的76 g錐下沉10 mm與ASTM碟式儀液限結果線性擬合關系為：wL，GB=0.725 4wL,ASTM+9.673 5；BS 與GB 76 g錐下沉17 mm測得液限的差值范圍為0.5%～3.0%。

3)ASTM塑限略小于GB塑限，差值范圍一般小于2.0%。

4)本文的結論均建立在一定數量的試驗數據上，但考慮到地基土性質的復雜性和多樣性且試驗數據有限，故本文提出的經驗關系也僅限于類似性質的黏性土。