浅析界限含水率液限和塑限的测定
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作者: 兰进芳
摘 要：测定细粒土的液限和塑限含水率，用作计算土的塑性指标和液性指数，按塑性指数或塑性图对粘性土进行分类，评价粘性土地基的承载能力。我国目前使用76g圆锥下沉10mm时的液限强度，试验取证，联合测定仪试验简单、方便、准确。适用于各工程中。为了工程的统一，实行行业约定和规范，主要利用圆锥质量为76克的液塑限联合测定仪测得土在不同含水率时的圆锥入土深度，并绘制圆锥下沉深度h与含水率ω的关系曲线。
关键词：液塑限联合测定仪 粘性土 整理
中图分类号：TU411 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（b）-0000-00
液塑限联合测定仪试验的目的是测定土的液限WL和塑限WP，确定土的分类。从而可根据自然状态下粘性土的含水率来确定自然状态下的土处于什么样的状态。计算液性指数IL，塑性指数Ip，判别粘性土的软硬程度。同时，作为粘性土的定名分类以及估算地基承载力的依据。
细粒土随着土中含水率的不同，分别处于流动状态，可塑状态，半固体状态，固体状态。界线含水率较好地反映出土的物理力学特性，如压缩性、胀缩性等，在工程中主要是土的液限、塑限和缩限。液限是细粒土呈可塑状态的上限含水率，塑限是细粒土呈可塑状态的下限含水率。事实上，土从粒滞流动状态到可塑状态，从可塑状态到半固体状态的性质和直观变化的。因此，在两者之间建立确定的界限都带有一定的任意性。也就是说，水从液态变到气态或从液态变到固态，有直观的温度临界点，土随着含水率的变化从一种状态到另一种状态有明显可见的含水率临界点。为了工程的统一，实行行业约定和规范，主要利用圆锥质量为76克的液塑限联合测定仪测得土在不同含水率时的圆锥入土深度，并绘制圆锥下沉深度h与含水率ω的关系曲线。
1 仪器准备
1.液塑限联合测定仪包括带标尺的圆锥仪、电磁铁、显示屏、控制开关、测读装置、升降支座等，圆锥质量76克，锥角30°，试样杯内径40mm，高30mm。2.天平：称量200克，最小分度值0.01克。3.其它：烘箱、干燥器、调土刀、橡皮板、凡士林、小铝盒、孔径0.5mm的筛子。
2 试验步骤
1.采用具有代表性的天然土，当土样不均匀时，采用风干土，当土样中含有粒径大于0.5mm的土粒和杂物时，应过0.5mm筛子。2.当采用天然土样时，取代表性土样250g，采用风干土样时，取代表性土样200g。将土样放在橡皮板上，分成均匀三等份，加入不同程度的纯水，调制成三种不同稠度的试样，放入调土皿浸润。3.为了使试样浸润均匀，要放置一定时间，然后将调制好的试样放入试样杯中，用削土刀边填边挤压，排出气体，避免空隙，然后刮平表面。4.学生面对联合测定仪仪器，了解仪器各部件性能后。再进行调节底脚螺旋，使升降台上水准泡居中，接通电源。打开仪器后开关，仪器电源灯亮。5.将试样杯放在联合测定仪的升降台上，给76g圆锥锥尖抹上凡士林，放入仪器凹槽处，使电磁铁吸住圆锥。6.转动微调旋钮，使投影屏零线与微分尺零线重合。在手动状态下，把调好的试样杯放到升降台上，转动平台升降旋钮，当土样与锥尖接触时，按下电源键，圆锥仪自重下落入土中，经5s后，此时立即在投影屏上读出圆锥仪入土深度。7.转动平台升降旋钮，取下圆锥仪与试样杯。挖去锥尖入土带有凡士林的土样，取锥体附近的试样10～30g，放入小铝盒，用烘干法测出含水率。8.再将其它二个土样，重复5、6、7条的步骤分别测定第二点、第三点，试样的圆锥下沉深度，测出相应含水率。液塑限联合测定应不少于三次。注：圆锥入土深度适宜范围，3-4mm，7-9mm，15-17mm。9.以含水率为横坐标，圆锥入土深度为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制关系曲线，三点应在一直线上，当三点不在一直线上时，通过含水率的点和其余两点连成二条直线，在下沉为2mm入查得相应的2个含水率，当两个含水率的差值小于2%时，应以两点含水率的平均值与高含水率的点连一直线，当两个含水率的差值大于等于2%时，应重做试验。
3 成果整理
1.含水率计算：，式中：―圆锥入土任意深度下试样的含水率精确至0.1%；―湿土样及称量盒质量；―烘干后土样及称量盒质量；―称量盒质量。
2.液限和塑限确定：以含水率为横坐标，以圆锥入土深度为纵座标在双对数坐标纸上绘制含水率与相应的圆锥深度关系曲线。在含水率与圆锥下沉深度的关系图上，查得下沉深度为10mm对应的含水率为液限，查得下沉深度为10mm对应的含水率为液限，查得下沉深度2mm对应的含水率为塑限。
3.塑性指数确定：，式中：―塑性指数，精确至0.1；―液限（%）；
―塑限（%）。
4.液性指数计算：； 式中：―液性指数，精确至0.01；―天然含水率。
4 试验记录
液塑限联合测定法试验记录表
工程编号 3213 试验者 兰进芳和刘宏磊
土样说明 粘性土 计算者 刘宏磊
试验日期 2011.11 校核者 陈宣
土样
编号
圆锥下
沉深度
（mm）
盒
号
盒+湿
水质量
（g）
盒+
干水
质量
（g）
盒
质量
（g）
水
质量
（g）
干土
质量
（g）
含水率%
液限%
塑限%
塑性指标
液性指标
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 实验结论
联合测定就是用圆锥仪同时测定液限WL和塑限WP。液限WL当含水率增大到使土体在一定外力下开始流动，此时的含水率称为液限WL。土体处于可塑状态，在重力作用下能保持形状，在外力作用下将发生塑性变形而不断裂，外力消失后能保持外力消失前一时刻的形状而不变，有一定的抗剪强度。
我国目前使用76g圆锥下沉10mm时的液限强度，试验取证，联合测定仪试验简单、方便、准确。适用于各工程中。
参考文献
[1] 董云欣.液塑限的相关性及其应用[J].工程建设与档案.2004年2期
[2] 郄国增.液塑限联合测定法界限含水率试验探讨[J].河北水利.2012年9期
[3] 彭意.提高液塑限联合测定试验精度的方法[J].土工基础.2007年4期
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