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水利行业中采用塑性指标对细粒土分类探讨

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《江淮水利科技》2017年第4期

摘要:本文根据近五年的工程实例,对同一土样,既做颗粒分析试验又做液塑限联合测定试验,对试验结果进行统计分析,找出粘粒含量与塑性指数之间的对应关系,确定各类细粒土塑性指数的范围值可以作为细粒土的辅助定名方法。

关键词:界限含水率;塑性指数;颗粒分析;粘粒含量

1现行水利标准中细粒土分类定名方法

目前水利行业给细粒土分类定名,有水利行业标准《土工试验规程》(SL237-1999)、《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》SL251-2015和国家标准《土的工程分类标准》(GB/T50145-2007),在这三个标准中,对细粒土的分类定名方法有颗粒分析试验中的密度计法、移液管法、土的三角坐标分类法和界限含水率试验中的液、塑限联合测定法。密度计法是根据土的粘粒含量、粉粒含量和砂粒含量,各占总土质量的百分比,在三角坐标图中的位置来给土样分类定名。而液、塑限联合测定法,是根据土的塑性指标在塑性图中的位置来确定土的类别。

2现行标准中分类定名存在的问题

现行的土的工程地质分类标准除上述以外还有很多,各标准对土的分类标准均有差异。在国家标准《土的工程分类标准》(GB/T50145-2007)和《土工试验规程》(SL237-1999)中,界限含水率试验中的联合测定法,是用76g圆锥仪测定在5s时土在不同含水率时圆锥下沉深度。在双对数坐标纸上绘出圆锥下沉深度和含水率的关系曲线。在国家标准《土的工程分类标准》(GB/T50145-2007)中,是在直线上查得圆锥下沉深度为17mm、10mm处的相应含水率为液限,下沉深度为2mm处的相应含水率为塑限。塑性指数是由液限含水率与塑限含水率的差值计算而得,液限有两个,一个是锥体下沉深度为17mm时的,一个是锥体下沉深度为10mm时的,那么相对应的塑性指数也是两个。而在《土工试验规程》(SL237-1999)中,是在圆锥下沉深度与含水率关系图上,查得下沉深度为17mm所对应的含水率为液限,查得下沉深度为2mm所对应的含水率为塑限,液限只有一个下沉深度为17mm时所对应的含水率,那么所对应的塑性指数只有一个。此两本现行标准所规定的塑限含水率是一致的,都是下沉深度为2mm时所对应的含水率。在《土的工程分类标准》(GB/T50145-2007)和《土工试验规程》(SL237-1999)中,用土的塑性指标在塑性图中的位置来判别细粒土的分类的方法较为繁琐,见如表1。土的分类的名称为高液限黏土、低液限黏土、高液限粉土、低液限粉土等。

3试验室对细粒土分类的方法和存在的问题

目前试验室用液、塑限联合测定法给土样分类是按照《土工试验规程》(SD128-84)中的规定进行土的工程地质分类,但是此84规程现已作废,由于此规程对塑性指数的范值给予了相应的规定,而土样分类的名称与《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》SL251-2015中,颗粒分析试验细粒土三角坐标图(图略)中的名称一致。所以一直参照使用此规程。目前试验室颗粒分析试验中密度计法给土样分类是用《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》SL251-2015中的三角坐标法来进行分类。颗粒分析试验成果报告图略。用两种试验方法给同一土样定名,一个是颗粒分析中的密度计法,一个液塑限联合测定法,如果塑性指数的确定不明确其范围值,那么就会出现矛盾的现象,有可能颗粒分析试验给土样的定名是黏土,而液、塑限联合试验的定名可能是粉质黏土,所以有必要用大量的试验数据进行统计分析,对细粒土同一土样用不同的试验方法,按三角坐标图分类定名,对塑性指数的范围值作出具体的划定。

4细粒土塑性指数范围值的确定

塑性指数是给土样分类定名的依据。而液限值的测定,在《土的分类方法》(GB/T50145-2007)中,由于锥体下沉深度的不同(17mm和10mm),对应的液限含水率也不相同,那么塑性指数亦不相同。天然土样存在着较大的差异性,用塑性指标法来给土样进行分类定名,土样越粘塑性指数越大,反之则塑性指数越小。笔者根据近五年的水利工程中颗粒分析试验的黏粒含量与对应的塑性指数进行统计分析(不含砂土)。以塑性指数为横坐标,以粘粒含量为纵坐标。

5结语

本文统计了105个土样的颗粒分析试验和液塑限联合测定试验的数据,同一土样用颗粒分析分类定名,对颗粒分析试验的黏粒含量的范围值和液塑限联合测定试验,锥体不同下沉深度下,塑性指数的范围值得出结论(如表3)。有了明确的塑性指数范围值以后,在用塑性指数给土样分类定名时,操作简单且定名可与颗粒分析定名相对应,避免了两种不同试验方法对土样分类定名所产生的矛盾。

作者:王卉 单位:安徽省水利水电勘测设计院

江淮水利科技杂志责任编辑:张雨    阅读:人次
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