9 界限含水率试验 9．2 液塑限联合测定法 9．2．1 本试验所用的主要仪器设备应符合下列规定： 1 液塑限联合测定仪的读数显示部分分别列有光电式、游标式和百分表式几种，并在试验进行中均有注明，可根据具体情况选用。 9．2．2 液塑限联合测定法试验应按下列步骤进行： 1 为了尽量减少人为影响，使试样更能反映实际情况，本标准规定，原则上用天然含水率的土样制备试样。但由于有时土样在采取及运送过程中湿度可能已经变化，或者由于土质不均匀，选取代表性的土样有困难。因此，本标准允许用风干土样制备试样。当用天然含水率的土样进行联合测定时，视天然含水率的大小，从高含水率做到低含水率。 2 液塑限联合试验法三个测点的分布应使其间距尽量大些，在图上比较均匀地分布。一般锥体下沉深度在2mm～17mm之间。因此，标准规定“分别按接近液限、塑限和二者的中间状态制备不同稠度的土膏，静置湿润，静置时间可视原含水率的大小而定”。 6 圆锥沉入土中读数时间标准。对中、高液限的黏质土和粉质土，锥体沉入后，能在较短时间内稳定，对比试验的资料表明：对上述土类，5s、15s、30s的下沉读数保持基本不变；而对低液限粉质土，由于试样在锥体作用下发生排水，使锥体继续下沉，有时长达数分钟后才能稳定。若待锥体下沉持续很长时间再读数，因含水率及强度均有变化，求得的结果就难以代表试样的真实情况，因此，原则上当锥体由很快下沉转变为缓慢蠕动下沉时就读数，但这很难做到。对此资料表明：对于低液限土，下沉深度随时间增加。在高含水率时，5s与15s下沉深度最大差值可达2mm；但低含水率时差值较小，一般在0．5mm上下，由此引起的含水率差值并不太大(因1gω-lgh直线的斜率大)，一般情况下不超过1％。个别情况略大于1％。为了尽可能避免蠕动影响，标准规定以5s为锥体下沉的测读时间标准。 9．2．4 液限是土体处于黏滞塑性状态时的含水率，在该界限时，土体出现一定的流动阻力即最小可量度的剪切强度，理论上是强度“从无到有”的分界点。这是各种测试方法等效的标准。根据以往的研究，卡萨格兰特(Casagrande)得到土在液限状态时的不排水强度约为2kPa～3kPa。而使用76g圆锥，下沉深度10mm时测得土的强度为5．4kPa，比其他液限标准下的强度高几倍(见表9．2．4)。实际上，76g锥下沉深度10mm对应的试样含水率不是土的真正液限，不能反映土的真正物理状态，因此，必须改进，使液限标准向国标上通用标准靠拢。本标准采用与碟式仪测得液限时土的抗剪强度相一致的方法来确定圆锥仪的入土深度，作为液限标准。 碟式仪测得液限时对应的抗剪强度如表2所示。从表2中可以看出：不同的碟式仪(基底材料不同)液限时土样的抗剪强度也不同。国外较多的研究者认为：对各类土，碟式液限时的抗剪强度约为1．7kPa。该值可作为等效标准。 表2 碟式仪液限土的不排水强度 原水利电力部于1983年组织单位对16种不同土类，用76g、80g、100g的圆锥仪进行液限、塑限对比试验，结果表明，以76g锥下沉深度17mm和100g锥下沉深度20mm时的含水率作为液限与美国ASTMD423碟式液限仪测得液限时土的强度(平均值)一致，说明这两种标准与ASTM标准等效。鉴于目前使用76g锥较多，本标准将76g锥下沉深度17mm时的含水率作为液限标准。另外从实用角度出发，本标准既采用76g锥下沉深度17mm时的含水率定为液限的标准，又采用下沉深度10mm时的含水率定为10mm液限标准。使用于不同目的，当确定土的液限值用于了解土的物理性质及塑性图分类时，应采用碟式仪法或17mm时的含水率确定液限；现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007确定黏性土承载力标准值时，按10mm液限计算塑性指数和液性指数，是配套的专门规定。 使用圆锥仪测定塑限，是以滚搓法作为比较的，交通部公路系统曾进行了大量对比试验，得出了不同土类塑限时的下沉深度和液限含水率的关系曲线，提出对黏性土用双曲线确定塑限时锥的下沉深度hp，对砂类土用正交三次多项式曲线确定hp(图1)，然后根据hp值从本标准图9．2．3查得含水率即为塑限。原水利电力部经过对比试验，绘制圆锥下沉深度与塑限时抗剪强度的关系曲线有一剧烈的变化段(图2)，引两直线的交点，该点的下沉深度约为1．8mm，相对应抗剪强度约130kPa，与国外塑限时的强度接近，认为该点的含水率即为塑限。为此，建议76g锥下沉深度2mm时的含水率定为塑限。 图1 圆锥下沉深度与液限关系曲线 图2 圆锥下沉深度与塑限时抗剪强度关系曲线