淺析界限含水率液限和塑限的測(cè)定

摘 要：測(cè)定細(xì)粒土的液限和塑限含水率，用作計(jì)算土的塑性指標(biāo)和液性指數(shù)，按塑性指數(shù)或塑性圖對(duì)粘性土進(jìn)行分類，評(píng)價(jià)粘性土地基的承載能力。我國(guó)目前使用76g圓錐下沉10mm時(shí)的液限強(qiáng)度，試驗(yàn)取證，聯(lián)合測(cè)定儀試驗(yàn)簡(jiǎn)單、方便、準(zhǔn)確。適用于各工程中。為了工程的統(tǒng)一，實(shí)行行業(yè)約定和規(guī)范，主要利用圓錐質(zhì)量為76克的液塑限聯(lián)合測(cè)定儀測(cè)得土在不同含水率時(shí)的圓錐入土深度，并繪制圓錐下沉深度h與含水率ω的關(guān)系曲線。

關(guān)鍵詞：液塑限聯(lián)合測(cè)定儀 粘性土 整理

中圖分類號(hào)：TU411 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

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

細(xì)粒土隨著土中含水率的不同，分別處于流動(dòng)狀態(tài)，可塑狀態(tài)，半固體狀態(tài)，固體狀態(tài)。界線含水率較好地反映出土的物理力學(xué)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(xì)粒土呈可塑狀態(tài)的上限含水率，塑限是細(xì)粒土呈可塑狀態(tài)的下限含水率。事實(shí)上，土從粒滯流動(dòng)狀態(tài)到可塑狀態(tài)，從可塑狀態(tài)到半固體狀態(tài)的性質(zhì)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(tài)變到氣態(tài)或從液態(tài)變到固態(tài)，有直觀的溫度臨界點(diǎn)，土隨著含水率的變化從一種狀態(tài)到另一種狀態(tài)有明顯可見的含水率臨界點(diǎn)。為了工程的統(tǒng)一，實(shí)行行業(yè)約定和規(guī)范，主要利用圓錐質(zhì)量為76克的液塑限聯(lián)合測(cè)定儀測(cè)得土在不同含水率時(shí)的圓錐入土深度，并繪制圓錐下沉深度h與含水率ω的關(guān)系曲線。

1 儀器準(zhǔn)備

1.液塑限聯(lián)合測(cè)定儀包括帶標(biāo)尺的圓錐儀、電磁鐵、顯示屏、控制開關(guān)、測(cè)讀裝置、升降支座等，圓錐質(zhì)量76克，錐角30°，試樣杯內(nèi)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(diào)土刀、橡皮板、凡士林、小鋁盒、孔徑0.5mm的篩子。

2 試驗(yàn)步驟

1.采用具有代表性的天然土，當(dāng)土樣不均勻時(shí)，采用風(fēng)干土，當(dāng)土樣中含有粒徑大于0.5mm的土粒和雜物時(shí)，應(yīng)過0.5mm篩子。2.當(dāng)采用天然土樣時(shí)，取代表性土樣250g，采用風(fēng)干土樣時(shí)，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(diào)制成三種不同稠度的試樣，放入調(diào)土皿浸潤(rùn)。3.為了使試樣浸潤(rùn)均勻，要放置一定時(shí)間，然后將調(diào)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(xué)生面對(duì)聯(lián)合測(cè)定儀儀器，了解儀器各部件性能后。再進(jìn)行調(diào)節(jié)底腳螺旋，使升降臺(tái)上水準(zhǔn)泡居中，接通電源。打開儀器后開關(guān)，儀器電源燈亮。5.將試樣杯放在聯(lián)合測(cè)定儀的升降臺(tái)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(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)旋鈕，使投影屏零線與微分尺零線重合。在手動(dòng)狀態(tài)下，把調(diào)好的試樣杯放到升降臺(tái)上，轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)升降旋鈕，當(dāng)土樣與錐尖接觸時(shí)，按下電源鍵，圓錐儀自重下落入土中，經(jīng)5s后，此時(shí)立即在投影屏上讀出圓錐儀入土深度。7.轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)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(cè)出含水率。8.再將其它二個(gè)土樣，重復(fù)5、6、7條的步驟分別測(cè)定第二點(diǎn)、第三點(diǎn)，試樣的圓錐下沉深度，測(cè)出相應(yīng)含水率。液塑限聯(lián)合測(cè)定應(yīng)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(biāo)，圓錐入土深度為縱坐標(biāo)，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制關(guān)系曲線，三點(diǎn)應(yīng)在一直線上，當(dāng)三點(diǎn)不在一直線上時(shí)，通過含水率的點(diǎn)和其余兩點(diǎn)連成二條直線，在下沉為2mm入查得相應(yīng)的2個(gè)含水率，當(dāng)兩個(gè)含水率的差值小于2%時(shí)，應(yīng)以兩點(diǎn)含水率的平均值與高含水率的點(diǎn)連一直線，當(dāng)兩個(gè)含水率的差值大于等于2%時(shí)，應(yīng)重做試驗(yàn)。

3 成果整理

1.含水率計(jì)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(zhì)量；—烘干后土樣及稱量盒質(zhì)量；—稱量盒質(zhì)量。

2.液限和塑限確定：以含水率為橫坐標(biāo)，以圓錐入土深度為縱座標(biāo)在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制含水率與相應(yīng)的圓錐深度關(guān)系曲線。在含水率與圓錐下沉深度的關(guān)系圖上，查得下沉深度為10mm對(duì)應(yīng)的含水率為液限，查得下沉深度為10mm對(duì)應(yīng)的含水率為液限，查得下沉深度2mm對(duì)應(yīng)的含水率為塑限。

3.塑性指數(shù)確定：，式中：—塑性指數(shù)，精確至0.1；—液限（%）；

—塑限（%）。

4.液性指數(shù)計(jì)算：； 式中：—液性指數(shù)，精確至0.01；—天然含水率。

4 試驗(yàn)記錄

液塑限聯(lián)合測(cè)定法試驗(yàn)記錄表

工程編號(hào) 3213 試驗(yàn)者 蘭進(jìn)芳和劉宏磊

土樣說明 粘性土 計(jì)算者 劉宏磊

試驗(yàn)日期 2011.11 校核者 陳宣

土樣

編號(hào)

圓錐下

沉深度

（mm）

盒

號(hào)

盒+濕

水質(zhì)量

（g）

盒+

干水

質(zhì)量

（g）

盒

質(zhì)量

（g）

水

質(zhì)量

（g）

干土

質(zhì)量

（g）

含水率%

液限%

塑限%

塑性指標(biāo)

液性指標(biāo)

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(shí)驗(yàn)結(jié)論

聯(lián)合測(cè)定就是用圓錐儀同時(shí)測(cè)定液限WL和塑限WP。液限WL當(dāng)含水率增大到使土體在一定外力下開始流動(dòng)，此時(shí)的含水率稱為液限WL。土體處于可塑狀態(tài)，在重力作用下能保持形狀，在外力作用下將發(fā)生塑性變形而不斷裂，外力消失后能保持外力消失前一時(shí)刻的形狀而不變，有一定的抗剪強(qiáng)度。

我國(guó)目前使用76g圓錐下沉10mm時(shí)的液限強(qiáng)度，試驗(yàn)取證，聯(lián)合測(cè)定儀試驗(yàn)簡(jiǎn)單、方便、準(zhǔn)確。適用于各工程中。

參考文獻(xiàn)

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[3] 彭意.提高液塑限聯(lián)合測(cè)定試驗(yàn)精度的方法[J].土工基礎(chǔ).2007年4期