浅谈液限塑限实验测定
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【摘要】结合试验规程及实践经验，阐述了液塑限测定的原理，指出了关键点、注意点，介绍了数据处理的依据，有利于提高试验的准确度。
1 引言
规范规定测定液限塑限时，要求分别制备接近液限、塑限以及二者中间状态的三种不同含水率的土样。但是，在试验之前，实验者并不能确定土样的液限和塑限具体值，不易把握土样含水率接近的程度，相关的书籍和规范也只是对土样锥入深度作了规定，而对于含水率没有做具体的确定。为此，笔者结合试验经验分别对测定土样锥入深度当中的技巧及注意事项进行一一阐述，以供参考。
2 试验方法及原理
2.1 试验方法
由(JTG E40-2007)知，液限测定主要有圆锥仪法、碟式仪法和液限塑限联合测定法；塑限测定有滚搓法和液限塑限联合测定法，而目前这两项指标最常用的测定方法是液限塑限联合测定法，即：利用一定质量、一定规格的圆锥体的锥尖与不同含水率的土样表面接触时，在规定的时间内，以自重锥入的深度不同来测定土样的含水率，再根据土样不同含水率和对应锥入深度之间的关系在双对数坐标中绘出直线，然后再从图中查出液限值和塑限值。
2.2 试验原理
锥入深度，实质上反映着土的不同含水率与其抗剪强度值的关系。
干土随着含水率的增大，锥入深度增加。当含水率由缩限增至塑限时，土体的抗剪强度降低，并在外力作用下逐渐产生可塑性；含水量超过液限时，土体会处于流动状态，土中抗剪强度逐渐降至极低，锥入深度更大。
而随着含水率降低，湿土抗剪强度增加，锥入深度逐渐降低。当含水率降低到缩限时，土体能承受较大剪切应力，不再具有塑性体特征，而呈现出脆性的固体特征，锥入深度更小。
因此随着含水率的不同，抗剪强度和锥入深度也不相同，这样锥入深度和含水率之间就建立了一种关系，可以依据不同的锥入深度来测定土的含水率。
3 准确测定锥入深度
影响原状土锥入深度的三大因素有土质、物理状态（湿度和密度状态）和结构，液塑限联合测定的对象是扰动土，影响锥入深度的主要因素有湿密状态和土质。
3.1 A点锥入深度测定
因为影响锥入深度因素在于湿密状态和土质，因此试样制备好坏对测定的精度具有重要意义。而在试验之前，实验者并不能确定土样的液限和塑限具体值，不易把握土样含水率接近的程度，因此如何把握土样含水率是关键。在调制土膏时，可参考同类土的液限塑限值来制备土样，制备土样时考虑水分蒸发可适当增加含水率，但含水率不易过大，含水率过大，锥入深度加大，测试时要加干土才可降低含水率，而在短时间内土中颗粒不易与水结合，土样调制不均匀而影响测试结果。
3.2 C点锥入深度测定
3.2.1 对于接近C点即接近塑限的土，当含水率等于塑限时，对控制曲线走向最有利，规范中土规定不大于5mm，对于砂类土可大于5mm，但不同土类对塑限时入土深度有不同影响，在实际操作中发现对于低液限粘土入土深度在3-4mm、高液限粘土在2-3mm、砂类土接近或大于5mm时，此时含水率最接近塑限，以下一组数据可供参考：
诺黑12标段 液限：31.7塑限：18.9C点锥入深度为3.5，含水率为19.4；
剑阁土样 液限:44.7 塑限：24.6 C点锥入深度为3.5，含水率为25.8；虹口土样 液限：30.8 塑限：19.0 C点锥入深度为3.1，含水率为18.6。
这三类土样均为低液限粘土，在C点的锥入深度为3.5左右时，测出的含水率与塑限最为接近。
3.2.2 为消除试样密度对圆锥入土深度影响，测定塑限时，必须控制试样的密实程度，土样要经充分搓揉，再紧密地压入盛土杯中，压入时应分层压入，并注意控制力度，过于压实将会使土中水分损耗，尤其表层水分，造成测试不精确；控制试样密实度K2 在0.95-1.0时为宜。
3.3 操作过程中注意问题
3.3.1 测试时，测点一般布置两个，多测点布置测试将引起相邻测点由于挤压使密实度增大，使锥入深度降低。
3.3.2 土样装填入盛土杯时，注意压密压实装填均匀，以达到测试的两次深度差值不超过0.5mm。
3.3.3 制备土样时应多备几份相同状态土样，一般在搅拌三次后就应换一份土样测试。
4 数据处理
在含水率为横坐标，锥入深度为纵坐标的双对数坐标上绘制含水率与对应锥入深度的关系曲线，三点应呈一条直线(如图1中A线)，由 关系图和 关系图查出液限值 和塑限值 。
在查 关系图时,应先将砂类土与细粒土区别开来,分别采用相应的 关系曲线；区分砂类土与细粒土，可作颗粒分析试验予以区别，也可凭经验判断，细粒土用双曲线确定 值；砂类土，则用多项式曲线确定 值。
图1 关系图
在处理数据时三点在一直线比较好处理，而不在一直线上时，则要通过a点与b、c两点连成两条直线 ，根据液限（a点含水率）在 图上查得 ，以此 再在 图上的ab及ac两直线上求出相应的两个含水率，当两个含水率的差值小于2％时，以该两点含水率的平均值（仍在 处）与a点连成一直线（如图2中B线）。当两个含水率的差值大于2％时，应重做试验。
图2关系曲线
由上述结果处理看出对于液限及塑限的确定，先由锥入深度确定含水率，即由锥入深度20mm确定液限，由塑限入土深度来确定塑限。因此锥入深度，反映着土的不同含水率与其抗剪强度值的关系。
试验数据使用手工在对数坐标纸上处理，不仅效率低而且精度较差，现在多数使用excel数据表格或者其他程序处理，可更好的提高实验精度。
5 结论与建议
液塑限联合测定实验过程较复杂，要求实验人员除应严格按照土工试验规范规定进行操作，还应在试验中时有足够的耐心和细心，并及时总结经验，认真处理数据，才能得出准确结果。
参考文献
[1]《公路土工试验规程》(JTG E40-2007).中华人民共和国交通部行业标准.北京.人民交通出版社.2007.
[2]《土工试验与原理》袁聚云.同济大学出版社.上海.2003.1.
[3]《土质与土力学》孟祥波主编.人民交通出版社.北京.2002.8.
作者简介:
文涛,女,四川交通职业技术学院道路桥梁工程系助理实验师,主要从事道路与桥梁工程专业材料检测。