淺析土的塑性指數(shù)

肖躍 王役民

摘要：土分類依據(jù)的一個主要特征是土的塑性指標（液限Wl、塑限Wp、塑性指數(shù)Ip），不同類型土的塑性指數(shù)和粒徑組成對土進行分類時不盡相同，塑性指數(shù)Ip在工程中具有非常重要的意義，在一定程度上綜合反映了影響粘性土特征的各種重要因素，故此在做塑性試驗時應(yīng)把握準確，提高它的精確度，以滿足工程上的需要。

關(guān)鍵詞：塑性塑性指數(shù)影響

Abstract: soil classification based on one of the main features of soil is the plasticity index (liquid limit Wl, plastic limit Wp, plastic index Ip), different types of soil plasticity index and particle size of soils in classification of endless and same, plastic index Ip in engineering has important significance in a certain extent, which reflects the comprehensive influence the cohesive soil characteristics of various important factors, so do the plastic tests in should seize the accurate, improve its accuracy, to meet the needs of the project.

Keywords: plastic plasticity index effects

中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：

1. 土的分類

土的分類主要依據(jù)土的顆粒組成、塑性指標和有機質(zhì)組成的特性來劃分，細粒土根據(jù)塑性圖分類。細粒土隨含水量的不同分為4種狀態(tài)：固態(tài)、半固態(tài)、可塑狀態(tài)及流動狀態(tài)。

2. 塑性和塑性指數(shù)（plasticity index）

塑性的基本特征：

（1）物體在外力作用下，可被塑成任何形態(tài)，而整體性不破壞；即不產(chǎn)生裂隙。

（2）外力除去后，物體能保持變形后的形態(tài)，而不恢復(fù)原狀。

有的物體是在一定的溫度條件下具有塑性；有的物體在一定的壓力條件下具有塑性；而粘性土則是在一定的濕度條件下具有塑性。粘性土具有塑性，砂土沒有塑性，故粘性土又稱塑性土，砂土稱非塑性土。

在巖土工程中常用二個界限含水量（又稱Atterberg界限，瑞典土壤學家，1911年）表示粘性土的塑性。

（1）、塑性下限或稱塑限：是半固態(tài)和塑態(tài)的界限含水量，它是使土顆粒相對位移而土體整體性不破壞的最低含水量。

（2）、塑性上限或稱液限：即塑態(tài)與流態(tài)的界限含水量，也即是強結(jié)合水加弱結(jié)合水的含量。

二個界限含水量的差值為塑性指數(shù)(plasticity index)，即：Ip=Wl－Wp 。Ip表示粘性土具有可塑性的含水量變化范圍，以百分數(shù)表示。塑性指數(shù)數(shù)值愈大，土的塑性愈強，土中粘粒含量越多。

顯然，塑性指數(shù)愈大，土處于可塑狀態(tài)的含水量范圍也愈大。塑性指數(shù)的大小與土中結(jié)合水的可能含量有關(guān)，土中結(jié)合水的含量與土的顆粒組成、礦物組成以及土中水的離子成分和濃度等因素有關(guān)。由于塑性指數(shù)在一定程度上綜合反映了影響粘性土特征的各種重要因素，因此，在工程上常按塑性指數(shù)對粘性土進行分類。

3.影響粘性土可塑性的因素

粘性土塑性大小決定于土的成分及孔隙水溶液的性質(zhì)。土的成分包括粒度成分、礦物成分及交換陽離子成分；孔隙水溶液的性質(zhì)是指化學成分及濃度。

3.1、礦物成分

（1）土的礦物成分不同，其晶格構(gòu)造各異，對水的結(jié)合程度不一樣；例如：蒙脫石具

有較大的可塑性。

（2）礦物成分決定著顆粒的形狀與分散程度。只有片狀結(jié)構(gòu)的礦物破壞后才表現(xiàn)出可

塑性。例如：黑云母，綠泥石，高嶺石等。

（3）礦物成分還影響著土的分散程度；

3.2、有機質(zhì)含量對土的可塑性有明顯的影響

表層土含有機質(zhì)較多，因有機質(zhì)的分散度較高，顆粒很細，比表面積大，當有機質(zhì)含量高時，無論液限值或塑限值均較高。

3.3、土中的可溶鹽類溶于水后，改變了水溶液的離子成分和濃度，從而影響擴散層厚度的變化，導致土的可塑性的增強或減弱。

3.4、粒度成分對粘性土可塑性的影響

主要取決于土中粘粒含量的多少；粘粒含量愈多，分散程度愈高，具有較大的可塑性。

3.5、孔隙溶液的化學成分，濃度和PH值對可塑性的影響，是通過ζ電位、擴散層的厚度的影響表現(xiàn)出來的。一般來說：或ζ大，大粘性性的可塑性增強。當PH=PHie，粘性土基本上不表現(xiàn)塑性。

4. 塑性指數(shù)Ip對地基土力學性指標的影響

從力學性能指標的變化看，塑性指數(shù)對土的壓縮系數(shù)av、壓縮模量Es、粘聚力和內(nèi)摩擦角都有影響，塑性指數(shù)＜10的粉土和10左右的砂性較大的土，其力學性指標較強，壓縮變形較小，變形模量較大，粘聚力較小，內(nèi)摩擦角較大。對于塑性指數(shù)較大的粘性土來說各項指標與塑性指數(shù)＜10的粉土有明顯的差異，力學性指標偏差，換算出的地基承載力則偏低。在含水量相同的情況下，參考液性指數(shù)對應(yīng)指標，塑性指數(shù)（Ip）與粘聚力（C）、內(nèi)摩擦角（）具有一定的線性關(guān)系。參考實際試驗工作中的具體數(shù)據(jù)，列出下表。

參考文獻：1. 《土工試驗方法標準》 GB/T 50123-1999

2. 《巖土工程勘察規(guī)范》 GB 50021-2001（2009年版）

3. 《巖土工程手冊》編寫委員會 北京：中國建筑工業(yè)出版社

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。