两种测定塑限的试验方法比较——基于福建省典型残积土

罗 敏

(福建省建筑设计研究院 福建福州 350001)

两种测定塑限的试验方法比较
——基于福建省典型残积土

罗 敏

(福建省建筑设计研究院 福建福州 350001)

基于测定塑限的土工试验方法，以福建省典型的3种残积土为研究对象，用滚搓法和液塑限联合测定法对残积土的塑限试验进行对比分析。结果表明，滚搓法受人为因素影响较大，对操作人员的要求较高，不同操作者的试验结果变异系数较高，但对设备的要求低，同时也有一定的准确度，是一个有代表性的普适方法；液塑限联合测定法可以最大程度消除操作人员对结果的影响，试验结果变异系数低，但需要仪器管理人员有较高的专业素养，以保持设备的高效准确运行。在复杂的工程实践中，建议两种方法共同实施，尽可能准确地反映残积土的真实物理性能。

塑限；滚搓法；液塑限联合测定法；残积土

0 引言

土的塑限和液限指标是指粘性土处于可塑状态的上下界限含水量，它对粘性土的分类及工程性质评价有重要意义[1]。残积土为粘性土的一种特殊性土，是已完全风化而未经搬运而残留原地的土。残积土的物理力学性质参数指标一般较好。

福建省残积土主要以花岗岩残积土为主，其次是凝灰岩、砂岩、岩脉风化残积土等。残积土可以根据含砾或者含砂量划分为残积粘性土、残积砂质粘性土和残积砾质粘性土[2]等。

基此，本文以福建省典型的残积土为研究对象，通过具体土样测定分析，对比滚搓法和液塑限联合测定法的优缺点，选择一种更适合残积土塑限试验的方法。

1 试验方法

1.1 滚搓法

(1)取0.5mm筛下的代表性试样100g，放在盛土皿中加纯水拌匀，湿润过夜[3]。

(2)将制备好的试样在手中揉捏至不粘手，捏扁，当出现裂缝时，表示其含水率接近塑限。

(3)将接近塑限含水率的试样8g～10g，用手搓成椭圆形，放在毛玻璃板上用手掌滚搓，滚搓时手掌的压力要均匀地施加在土条上，不得使土条在毛玻璃板上无力滚动，土条不得有空心现象，土条长度不宜大于手掌宽度。

(4)当土条直径搓成3mm时产生裂缝，并开始断裂，表示试样的含水率达到塑限含水率。当土条直径搓成3mm时不产生裂缝或土条直径大于3mm时开始断裂，表示试样的含水率高于塑限或低于塑限，都应重新取样进行试验。

(5)取直径3mm有裂缝的土条3g～5g，测定土条的含水率，此含水率即为塑限。

1.2 液塑限联合测定法

(1)取0.5mm筛下的代表性试样200g，将试样放在橡皮板上用纯水将土样调成均匀膏状，放入调土皿，浸润过夜[3]。

(2)将制备的试样充分调拌均匀，填入试样杯中，填样时不留有空隙，对较干的试样应充分搓揉，密实地填入试样杯中，填后刮平表面。

(3)将试样杯放在联合测定仪的升降座上，在圆锥仪上抹一薄层凡士林，接通电源，使电磁铁吸住圆锥。

(4)调节零点，将屏幕上的标尺调在零位，调整升降座，使圆锥尖接触试样表面，指示灯亮时圆锥在自重下沉入试样，经5s后测读圆锥下沉深度(显示在屏幕上)，取出试样杯，挖去锥尖入土处的凡士林，取锥体附近的试样不少于10g，放入铝盒内，测定含水率。

(5)根据以上步骤测3点的含水率，圆锥入土深度宜为3mm～4mm，7mm～9mm，15mm～17mm。

(6)作含水率与圆锥下沉深度的关系图，从图上查得下沉深度为2mm所对应的含水率作为塑限。

1.3 两种试验方法的主要区别

(1)滚搓法纯属人工操作，对试验人员的操作水平要求较高；液塑限联合测定法的关键操作由仪器完成，严格按照规范要求操作即可。

(2)滚搓法只能单独测得土的塑限，与碟式仪配套测定土的塑性指数和液限指数；液塑限联合测定法可同时测得土样的塑限和液限，从而得到塑性指数和液限指数。

(3)滚搓法必须要进行两次平行测定，两次测定的差值要在误差允许的范围之内。而液塑限联合测定法不仅要平行测定，还要求测试的3点要在一条直线上。如果3点不在同一直线上，通过高含水率上的点和其余两点连成两条直线，在下沉为2mm处查得相应的2个含水率，当两个含水率的差值<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≥2%时，应重做试验。

2 操作人员对试验结果的影响

滚搓法由手工完成，试验人员操作水平不同、或同一操作人员在不同时间的试验操作均可能影响结果，而液塑限联合测定法的关键步骤由仪器完成，经检定和校正合格的仪器只要正确操作即可得到较准确的结果，在一定程度上避免了人为影响的误差。

为了对比试验人员的操作对试验结果的影响，作者选取5组残积土样品为研究对象，不同的试验员分别用滚搓法和液塑限联合测定法测定残积土样品的塑限，对比分析人为因素的影响。试验结果如表1和表2所示。

表1 滚搓法测定残积土样品的塑限 %

表2 液塑限联合测定法测定残积土样品的塑限 %

表1和表2的结果表明，不同人员用滚搓法测试出塑限的变异系数均大于用液塑限联合测定法，数值的离散性较大。这也说明液塑限联合测定法误差小于滚搓法。

3 不同试验方法对比

由于残积土的种类多，试验采用3种残积土：粗粒花岗岩残积土，凝灰岩风化残积土和岩脉风化残积土。这3种残积土的特点是粗粒花岗岩残积土含砂量大粘性差、凝灰岩风化残积土含砂量少粘性好、岩脉风化残积土含砂量极少粘性好，它们可以代表福建省残积土的主要类型，这对试验对比分析有一定的指导意义。

3种土样分别以滚搓法和液塑限联合测定法进行测定，结果如表3～表5所示。

表4 两种方法对凝灰岩风化残积土测试结果比较

表5 两种方法对岩脉残积土测试结果比较

从3组土的测试结果来看，滚搓法联合碟式仪和液塑限联合测定法测得的塑限和液限相似，但两种方法测得的塑性指数和液性指数差异较大。这可能是因为液塑限联合测定法得到的数据则是直接测得的，而滚搓法则需借助碟式仪法间接测得塑性指数和液性指数。

粘性土的状态根据液性指数划分为坚硬(IL≤0)、硬塑(0﹤IL≤0.25)、可塑(0.25﹤IL≤0.75)、软塑(0.75﹤IL≤1)和流塑(IL>1)[2]。3组土只有B2与B4的液性指数差异较大。

在试验过程中，从将环刀压入土内的用力程度以及人手揉捏土的感觉上可以将B2于B4初判为可塑土。从标准贯入试验锤击数上看，B2为8击，B4为11击。资料表明，标准贯入试验锤击数在4～18击之间也可以判断粘性土是可塑状态[4]，即佐证了B2和B4是可塑土。

从表4所得数据分析可知，B2和B4通过滚搓法测出的液性指数分别为-0.038和-0.182，不在可塑范围内，与上述判定不符；而通过液塑限联合测定法得出的液性指数分别为0.413和0.367，均在可塑范围内，符合上述判定。

综上所述，B2和B4的土样测试，使用液塑限联合测定法的结果较之滚搓法更能反映土样的真实状态。其余16个残积土用两种方法测出的液性指数一致，因此，可以认为滚搓法虽然有一定误差，但仍然是一种较有代表性的方法。

B2和B4测试结果偏离土样真实状态，其原因有以下两点：

(1)试验采用的土样严格按照国家规范要求取得，但在取样、运输过程中可能有部分样品会有轻微扰动；

(2)滚搓法在试验过程中存在一些人为误差。两种因素叠加，造成对土样结果的误判。

通过对比，在测定残积土塑性上，液塑限联合测定法比滚搓法略占优势。由于文章的局限，不能展现更多的数据，笔者从平常工作中抽取了936份残积土，分别以两种试验方法对它们做塑限试验，对其进行统计得出：可以真实反映残积土的塑性状态的样品，滚搓法占83.5%，液塑限联合测定法占91.7%，从中也说明液塑限联合测定法略优于滚搓法，和本文的试验结论相一致。

4 结论

本文基于前人研究，通过福建省典型的残积土的滚搓法和液塑限联合测定法对比，以及平常的工作经验得到以下结论：

(1)两种方法均适用于残积土，用滚搓法测定塑限，受人为因素影响较大，所以滚搓法最好由一个人完成，便于消除不同的人为误差；用液塑限联合测定法可以多人协作，但最好用同一台仪器，以消除不同仪器带来的误差。同时，仪器除了要定期检定以外，在两次检定之间，需定期进行试验室内部校正，以免仪器损耗造成试验结果出现较大的偏差。

(2)滚搓法虽然很容易因为人为因素引入较大误差，但由于对试验设备要求低，而又有一定的准确度，是一个有代表性的普适方法，因此国标仍然包含滚搓法。

(3)对于残积土，用液塑限联合测定法测出的液塑性指标更能反映土的塑性状态，因此在试验方法选择中，残积土塑限试验尽量采用塑限联合测定法。但在具体的工程实践中，若有需要，两种方法可以同时使用，能更加准确地反映土样的真实状态，为建筑施工提供扎实的基础数据。

[1] 张克恭，刘松玉.土力学[M].北京：中国建筑工业出版社,2005.

[2] GB/T 50021-2001 岩土工程勘察规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2001.

[3] GB/T 50123-1999 土工试验方法标准[S].北京：中国建筑工业出版社，1999.

[4] 《工程地质手册》编写委员会.工程地质手册(第四版)[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.

The Comparison of Two Test Methods for Plastic Limits——Based on Typical Residual Soils from FUJIAN Province

LUOMin

(Fujian Provincial Institute of Architectural Design and Research,Fuzhou 350001)

The test methods for plastic limit of soil were introduced in this paper. The typical residual soils from FUJIAN province were investigated with thread-rolling method and liquid-plastic limit combined method. Analyses were carried out between the two methods. The results indicate that thread-rolling method is easily affected by the operators. The variable coefficient of same samples is higher with different operators. But it is a typically moderate accurate method with simple equipment. The liquid-plastic limit combined method works more accurate than thread-rolling method as the excluding of the manual errors. The variable coefficient of same sample is much lower. However, the professional maintenance should be implemented periodically to keep the equipment efficient and accurate. Both methods are suggested to be carried out in some complex projects in order to demonstrate the real physical properties of the residual soils.

Plastic limit; Thread-rolling method; Liquid-plastic limit combined method; Residual soil

罗敏(1982.9- )，女，工程师。

E-mail:303830062@qq.com

2017-02-20

TU41

A

1004-6135(2017)05-0068-04