淺談液限在粘性土的工程地質(zhì)分類中的作用

【摘要】在以往的工程建設(shè)中，對(duì)于粘性土的工程地質(zhì)分類主要是土粒粒度（顆分成果）法，即三角坐標(biāo)法和塑性指數(shù)法（由液限和塑限計(jì)算塑性指數(shù)），在各種類型工程建設(shè)中發(fā)揮了應(yīng)有的作用，積累了豐富資料，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)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(shù)繪制的）分類法，液限在粘性土的工程地質(zhì)分類中作用得到了充分肯定和重視，并作為主要特性指標(biāo)加以采用。本文結(jié)合個(gè)人體會(huì)，淺析一下液限在粘性土中的工程地質(zhì)分類及其工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)中的作用和意義。

【關(guān)鍵詞】液限；粘性土；作用

1、液限與工程地質(zhì)特性的關(guān)系

粘性土按照《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001（2009版）指粒徑大于0.75mm的顆粒不超過全部質(zhì)量的50%，當(dāng)塑性指數(shù)大于10，且小于或等于17時(shí)，應(yīng)定為粉質(zhì)粘土，當(dāng)塑性指數(shù)大于17時(shí)，應(yīng)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(dǎo)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(zhì)各異。粉粒只有微塑性和無(wú)塑性，遇水以后結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，飽和時(shí)易成流動(dòng)態(tài)，透水性比粘粒高。而粘粒有塑性，透水性弱，干塊堅(jiān)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(tài)。其狀態(tài)的不同導(dǎo)致工程地質(zhì)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(jù)此評(píng)價(jià)土的工程地質(zhì)條件。粘性土由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)時(shí)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(nèi)土工試驗(yàn)測(cè)定，其相互關(guān)系如圖1所示。

由流動(dòng)狀態(tài)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的含水量叫塑性上限含水量，簡(jiǎn)稱液限。

而塑性指數(shù)Ip=WL-Wp公式計(jì)算而得。

研究、試驗(yàn)以及大量工程實(shí)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(xué)特性，如壓縮性、脹縮性、強(qiáng)度、透水性等。液限與粘性土的工程地質(zhì)特性變化關(guān)系簡(jiǎn)單歸納于表1。

因此，相比較而言，液限更能客觀真實(shí)地反映出粘性土的工程地質(zhì)特性。

2、液限與粘性土工程地質(zhì)分類

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

通過工程實(shí)踐和試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，上述方法存在一定不足之處。主要是土的名稱沒有體現(xiàn)其工程地質(zhì)特性，僅反映了土的顆粒級(jí)成；此分類所依據(jù)物性指標(biāo)單一，未能充分反映土最主要的物理力特征--天然狀態(tài)。土的工程地質(zhì)分類應(yīng)以滿足工程需要為出發(fā)點(diǎn)，以解決工程實(shí)際問題為目標(biāo)，抓住土的天然物理狀態(tài)這個(gè)根本特征，做到簡(jiǎn)明實(shí)用。

粘性土工程地質(zhì)特不單純?nèi)Q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(yáng)離子的種類等；僅按粒度分類過于簡(jiǎn)單，有些土類性質(zhì)差異不明顯，難以分辨，沒有反映出決定土的物理力學(xué)性質(zhì)的本質(zhì)因素，即天然狀態(tài)。

而單純的按計(jì)算指標(biāo)-塑性指數(shù)分類，只能適用于試驗(yàn)室分類，而現(xiàn)場(chǎng)肉眼描述分類難以做到。新國(guó)標(biāo)《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》GBJ145-2007中采用由液限（WL）和塑性指數(shù)（Ip）構(gòu)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(tài)這兩個(gè)粘性土的工程地質(zhì)分類本質(zhì)特征，使土的分類方法發(fā)展到一個(gè)新階段。

3、目前現(xiàn)狀

對(duì)于粘性土的工程地質(zhì)分類定名，首先是基于對(duì)粘性土天然物理狀態(tài)的直觀標(biāo)志，包括肉眼鑒別，用手揉搓等。而后通過采樣和室內(nèi)土工試驗(yàn)，采用定量指標(biāo)，根據(jù)規(guī)范，并結(jié)合工程需要，在現(xiàn)場(chǎng)定性認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，給出土的類別名稱。

在現(xiàn)場(chǎng)工作階段，首先觀察描述粘性土的天然物理狀態(tài)，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(tài)，也是土的物性指標(biāo)液限（WL）的主要反映，液限是土的天然物理狀態(tài)的直觀反映。因此，液限在現(xiàn)場(chǎng)分類定名中是不可缺少的主要內(nèi)容，并起到主要作用。

室內(nèi)土工試驗(yàn)分類定名，液限更是不可缺少的主要指標(biāo)，且塑性指數(shù)是由液限和塑限計(jì)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(zhì)分類定名中起著不可替代的決定作用，只有把握住這一點(diǎn)，對(duì)于粘性土的工程地質(zhì)性質(zhì)認(rèn)識(shí)和工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)才是可靠的、合理的、實(shí)際的、同時(shí)也是符合工程需要的。

4、目測(cè)法和塑性圖

目測(cè)法主要采用手捻、搓條、韌性、搖震、肉眼觀察以及干強(qiáng)度等進(jìn)行定性認(rèn)識(shí)，初步確定土類名稱。

而塑性圖是依據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)測(cè)定液限和塑限，在塑性圖上描點(diǎn)，然后查出對(duì)應(yīng)類別名稱。從原理上，兩種方法存在一定差別，但從本質(zhì)上看，兩者又是一致的。僅在少數(shù)情況下存在不一致地方，尚需根據(jù)情況調(diào)整?？傊?，能夠滿足工程需要。

粘性土的目測(cè)法鑒別與塑性圖法分類簡(jiǎn)單對(duì)照關(guān)系詳見表2。

結(jié)語(yǔ)

工程建設(shè)中土的工程地質(zhì)分類是以土的天然物理狀態(tài)為基礎(chǔ)而進(jìn)行的，而粘性土的工程地質(zhì)分類服務(wù)于工程建設(shè)這個(gè)宗旨；因此，粘性土工程地質(zhì)分類必須把握住土的天然物理狀態(tài)最直觀真實(shí)的反映。因此，液限在粘性土的工程地質(zhì)分類以及工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)中就具有獨(dú)特的不可替代的重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》GBJ145-90；·

作者簡(jiǎn)介：蘇廣錄（1982-），畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)土木工程系，現(xiàn)新疆阿勒泰地區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院主任工程師。