界限含水量试验

土作为一种物体, 其软硬状态直接决定着它的力学性质, 测定土的界限含水量是研究其物理力学性质及其工程分类的重要途径。大多数情况下, 土处于粘滞流动状态与固体状态之间, 所以在工程上经常用到的界限含水量指标有液限含水量(用WL 表示)、塑限含水量(用WS 表示)和塑性指数(用Ip 表示)。要正确地评定土的物理和力学性质, 合理地选用地基基础设计方案, 首先必须对地基土进行分类。该三项指标是判断地基土的最基本的指标, 为地基土分类提供依据。当Ip >17 则定名为粘土;10 界限含水量试验液、塑限联合测定试验

1 　试验仪器

在获取土质测试数据的过程中, 试验仪器的选择非常重要。光电式液、塑限联合测定仪, 是界限含水量试验中液、塑限联合测定法中的主要仪器, 它的圆锥质量为76g , 锥角为30°。其主要优点是易于掌握, 电磁落锤可以减少人为因素的影响, 获取的数据可靠系数较大。

2 　试验方法

界限含水量试验中, 液限测定用碟式仪法, 塑限测定用滚搓法。我们建议采用液、塑限联合测定法较适宜, 该方法适用于粒径小于0.5 mm 以及有机质含量不大于试样总质量5 %的土。根据用圆锥仪测得的入土深度与其相应的含水量, 在双对数坐标上具有线性关系的特征, 用光电式液、塑限联合测定测得土在不同含水量时其圆锥仪入土的深度, 绘制关系直线图, 据入土深度在图中找出该试样的液限和塑限。即在关系直线图上, 查得圆锥入土深度(下沉深度)为17 mm 时所对应的含水量则为17mm 的液限;圆锥入土深度为10 mm 时所对应的含水量则为10 mm 的液限(国标中的两个液限标准);入土深度为2 mm 时所对应的含水量则为该试样的塑限, 数值取整数, 根据公式, 塑性指数=液限-塑限,计算出试样的塑性指数 。

界限含水量试验工程实例

1 　试验取样

在玉树隆宝湖地区, 根据工程设计需要, 采取具有代表性的扰动样约50 个进行土的液、塑限的试验分析。

2 　试验步骤

1)将天然含水量试样过0.5 mm 筛, 取筛下的代表性试样约300 g , 分三份放入盛土皿中, 加不同数量的纯水, 制成不同稠度的试样。使其含水量分别接近液限、塑限和二者的中间状态。

2)用调土刀将试样调拌均匀, 分数次密实地填入试样杯中, 填满后刮平表面。然后, 将试样杯放在联合测定仪的升降座上, 在圆锥上抹一薄层凡士林, 接通电源, 使电磁铁吸住圆锥。

3)调节屏幕零点, 使其与微分尺在屏幕上显示的零读数重合, 转动升降座, 使圆锥尖接触试样面(指示灯显示), 圆锥因失磁下落沉入土样中, 当计时指示灯亮时, 立即从屏幕测读圆锥下沉深度, 拿出试样杯, 取部分土样测定含水量。

4)以相同方法分别测定三个试样的圆锥下沉深度和含水量。

5)以含水量为横坐标, 圆锥下沉深度为纵坐标, 在双对数坐标纸上绘制关系曲线, 三点应在一直线上。在关系直线图上, 查得圆锥入土深度(下沉深度)为17mm 时所对应的含水量则为17mm 的液限;圆锥入土深度为10 mm 时所对应的含水量则为10 mm 的液限;入土深度为2mm 时所对应的含水量则为该试样的塑限, 数值取整数, 计算出试样的塑性指数。

3 　试样实测数据

在对玉树隆宝湖地区被测的约40 个土样的液、塑限试验中, 同一个试样, 由于采用的标准不同(国标中的17 mm 、10 mm)试验所得数据完全不同。即在同一试验中不同标准所取得的液限含水量不同;由此而得的塑性指数也不同;以至使得土的定名也不同。其中以表1 所列的一组试样最为典型。

4 　试验数据分析

1)用入土深度为10 mm 的标准所得的有关数据, 均低于17 mm 的标准, 但两种标准所得的液限差值变化与塑性指数差值变化基本一致;

2)随着试样粘性的增大, 试验所得的液限含水量的差值也随之增大, 最高值是8 。

界限含水量试验总结

1)当试验目的是为某项工程提供有关设计数据, 即地基土承载能力的大小时, 仍可采用10 mm 的标准。鉴于我国几十年来一直采用10 mm 标准, 在液限测定方面积累了大量资料, 具有丰富的实践经验。虽然由此标准得到的承载力比17mm 的标准低, 但是它仍然可以满足工业与民用建筑的设计要求,对于结构设计来说, 所提供的承载能力偏低, 其结果偏于保守。

2)当试验的目的是为了判断场地的实用价值和中外合资工程而进行的液、塑限测试, 则一般用17mm 的标准。对于前者来说, 玉树隆宝湖地区就是一个很好的例子;而后者则因为以76 g 锥下沉深度为17 mm 时的含水量作为液限, 与美国ASTM 碟式液限仪标准是等效的。用17 mm 标准的测定方法, 可使液限标准向国际标准靠拢, 更加便于在学术上的交流, 特别是国际工程技术的交往和中外合资工程的开发, 更适应当前我国加入WTO 后的新形势 。

土工试验是岩土工程中不可缺少的组成部分, 主要是测定土的工程性质, 为工程设计提供设计参数和依据, 也是对建筑物的地基基础施工进行监测和控制的重要手段之一。而界限含水量试验, 是测定土的工程性质, 对土进行正确分类必不可少的试验项目, 其准确性对工程设计有着重要的影响。

1999 年颁布的新的《土工试验方法标准》GB T50123 -1999 , 吸收了世界先进土工试验技术, 试验项目比较齐全, 可以满足多种不同需要, 试验标准更加国际化。在土试国标的界限含水量试验中, 包括液、塑限联合测定法、碟式仪法、滚搓法和缩限试验。通过这几种方法, 对土的液限、塑限和缩限进行测定。探讨采用液、塑限联合测定法测试土的液、塑限试验中的有关问题 。

目的：为了确定粘性土由流动状态，可塑状态和半固体状态、固体状态相互转化时的分界含水率，它是土工试验中的粘性土基本指标之一。为划分土类，计算天然稠度，塑性指数，供工程设计和施工之用。

基本原理：由于含水率不同，土体分别处于流动状态、可塑状态、半固体状态、固体状态。流动状态和可塑状态的分界含水率称为土的液限，可塑状态和半固体状态的分界含水率称为土的塑限。

规格界限：是用以规定质量特性的最大（小）许可值。

上规格界限：USL；下规格界限：LSL； 。

控制界限：是从实际生产出来的产品中抽取一定数量的产品，并进行检测，从所得观测值中计算出来者。

上控制界限：UCL；下控制界限：LCL；

比例界限点是为了测定地基承载力用到的概念，常见于“浅层平板荷载试验”和“深层平板荷载试验” 。

比例界限点是为了测定地基承载力用到的概念，常见于“浅层平板荷载试验”和“深层平板荷载试验”

对于压强-沉降曲线中有明显拐点的曲线（一般为密实砂、硬塑粘土等低压缩性土）， 直观上将曲线分为三段：

o-p0： S是P的线性函数

p0-pu： S是P的非线性函数，但数值变化不大

pu-∞： S随P迅速增大，土体破坏

概述图中

P0是比例界限荷载，对应点为比例界限压力点

Pu是极限荷载，对应点为极限压力点