中美英规范界限含水率试验差异及数据对比

李庆庆，刘 冰，周伟兵

(中交第三航务工程勘察设计院有限公司，上海 200032)

近几年，随着海外勘察项目的日益增多，国内勘察设计人员经常会遇到按照中外规范测得的物理力学指标存在差异和融合问题，如何将国外规范测得的界限含水率指标(塑限wP、液限wL)转换成国标测得的相应指标，成为国内工程师经常面临的技术问题。

针对这一问题，本文对中美英规范中界限含水率试验的仪器设备、试验方法和判别标准进行对比，并通过试验对常用的GB的 76 g锥下沉10 mm、BS的 80 g锥下沉20 mm圆锥仪法以及ASTM的碟式仪液限测量结果进行对比，探讨其相关性，为分析黏性土的物理力学状态、确定地基承载力提供参考。

1 界限含水率试验在中美英规范中的差异

中、美、英规范中关于界限含水率试验的仪器设备、试验方法和判别标准均有一定的差异性，具体见表1[10-12]、2。

表1 各标准中液限含水率测试方法及判别标准对比

表2 各标准中塑限含水率测试方法及判别标准对比

2 界限含水率试验方法及内容

2.1 试验方法

液限含水率试验，GB采用圆锥仪法，圆锥质量76 g，锥角30°，锥尖入土深度10、17 mm；为提高试验结果的精确性，ASTM采用多点碟式仪法，确定25击所对应的含水率；BS采用单点圆锥仪法，圆锥质量80 g，锥角30°，锥尖入土深度20 mm。塑限含水率试验均采用搓滚法。

2.2 试验内容

选取吉布提某工程④褐黄色黏性土8组试样、温州某工程③1灰色淤泥及淤泥质黏性土16组试样、南通某工程⑤灰色粉质黏土8组试样，同时进行GB的76 g锥下沉10 mm、76 g锥下沉17 mm圆锥仪法、ASTM的多点碟式仪法和BS的80 g锥下沉20 mm单点圆锥仪法试验。各试验由相同的操作人员使用相同的设备在同一地点进行。

3 试验结果分析

3.1 液限对比

3.1.1GB的76 g锥下沉10 mm与BS的80 g锥下沉20 mm结果

对GB的76 g锥下沉10 mm和BS的 80 g锥下沉20 mm试验的32组液限结果进行分析，见图1。

图1 GB(76 g锥下沉10 mm)与BS法测得结果的比较分析

根据图1a)可知，两种方法测得的液限结果的线性拟合关系为：

wL,GB=0.728 7wL,BS+5.917 1

(1)

为定量评价拟合的置信度，将GB的76 g锥下沉10 mm的试验结果代入拟合关系式，即可得到BS的80 g锥下沉20 mm的拟合值，将BS 80 g锥下沉20 mm的拟合值与其试验实测值进行偏差分析，见图1b)。可以看出，拟合值与试验实测值之间的相对偏差均在±10%以内，其中最大偏差为-8.3%，最小偏差为0.75%。该结论有利于对GB、BS中土的分类差异的理解，可作为今后执行BS规范中液限含水率试验的技术参考。

3.1.2GB的76 g锥下沉10 mm与ASTM多点碟式仪结果

对GB的76 g锥下沉10 mm和ASTM碟式仪试验的24组液限结果进行分析，见图2。

图2 GB(76 g锥下沉10 mm)与ASTM碟式法测得结果的比较分析

由图2a)可知，两种方法测得的液限结果的线性拟合关系为：

wL，GB=0.725 4wL,ASTM+9.673 5

(2)

为定量评价拟合的置信度，将GB的76 g锥下沉10 mm的试验结果代入拟合关系式，即可得到ASTM的拟合值，将ASTM拟合值与ASTM试验实测值进行偏差分析，见图2b)。可以看出，ASTM拟合值与ASTM试验实测值之间的相对偏差均在±10%以内，其中最大偏差6.4%，最小偏差-0.5%。该结论有利于对GB、ASTM规范中土的分类差异的理解，可作为今后执行ASTM规范中液限含水率试验的技术参考。

3.1.3BS的80 g锥下沉20 mm与GB的76 g锥下沉17 mm结果

对GB的76 g锥下沉17 mm和BS的80 g锥下沉20 mm试验的15组液结果进行分析，见表3。

表3 BS的80 g锥下沉20 mm液限与GB的76 g锥下沉17 mm液限对比

由表3可知，两种方法测得液限结果相差0.5%～3.0%，与翁奕等得出的液限差值范围为1.0%～5.0%的对比结果基本吻合。

3.2 GB与ASTM 塑限对比

GB与ASTM塑限含水率对比见表4，两者均采用搓滚法确定塑限含水率，在搓条直径上有一定的差异。由试验结果可以看出，ASTM塑限较GB塑限略小，差值范围一般在2%以内。

表4 GB与ASTM 塑限含水率对比

4 结论

1)中、美、英规范液限含水率试验的差异：ASTM无圆锥仪法，GB与BS的圆锥质量和下沉深度均不相同。GB、ASTM、BS规范中均可采用碟式仪法，操作方法、判别标准类似，仅仪器底座的橡胶硬度不同。ASTM的碟式仪法分多点法和单点法；BS的圆锥仪法、碟式仪法均规定了多点法和单点法。

2)中、美、英规范塑限含水率试验差异：GB、ASTM、BS均可采用搓滚法，仅搓条直径有差异；液塑限联合测定法仅GB中有规定，ASTM还提供了滚轧设备法。

2)GB的76 g锥下沉10 mm与BS 测得的液限结果线性拟合关系为：wL,GB=0.728 7wL,BS+5.917 1；GB的76 g锥下沉10 mm与ASTM碟式仪液限结果线性拟合关系为：wL，GB=0.725 4wL,ASTM+9.673 5；BS 与GB 76 g锥下沉17 mm测得液限的差值范围为0.5%～3.0%。

3)ASTM塑限略小于GB塑限，差值范围一般小于2.0%。

4)本文的结论均建立在一定数量的试验数据上，但考虑到地基土性质的复杂性和多样性且试验数据有限，故本文提出的经验关系也仅限于类似性质的黏性土。