黏性土的物理状态指标-基础工程施工

对于黏性土，因黏土矿物含量高，颗粒细小，其物理状态与含水率关系非常密切。当含水率很大时，土是一种黏滞流动的液体，称为流塑状态；随着含水率逐渐减少，黏滞流动的特点渐渐消失而显示出可塑性（可塑性是指可以塑造成任何形状而不发生裂缝，并在外力解除后能保持已有的形状而不恢复原来状态的性质），称为可塑状态；但含水率继续减少时，则发现土的可塑性逐渐消失，从可塑状态变为半固体状态；如果同时测定含水率减少过程中的体积变化，则可发现土的体积随着含水率的减少而减小，但当含水率很小时，土的体积却不随含水率的减少而减小，这种状态称为固体状态。同一黏性土，随着含水率的改变，将经历不同的物理状态。

1）界限含水率

定义：界限含水率是指黏性土由一种状态转到另一种状态的分界含水率。它对黏性土的分类和工程性质的评价有重要意义。

流动状态与可塑状态间的分界含水率称为液限（ωL），可塑状态与半固体状态间的分界含水率称为塑限（ωp），半固体状态与固体状态之间的分界含水率称为缩限（ωs），如图1.7所示。

图1.7　黏性土的物理状态与含水率的关系

①液限：流动状态与可塑状态间的分界含水率，用ωL 表示，通常用光电式液塑限联合测定仪来量测。

②塑限：可塑状态与半固体状态间的分界含水率，用ωp 表示，通常用光电式液塑限联合测定仪来量测。

③缩限：土由半固体状态不断蒸发水分，体积逐渐缩小，直到体积不再缩小时土转入固态，此时对应的界限含水率是缩限，用ωs 表示，测定方法为收缩皿法。

2）塑性指数与液性指数

①塑性指数：液限与塑限之差，即处在可塑状态的含水率变化范围，用IP 表示，即塑性指数=液限-塑限。

在土样中，IP 主要取决于黏性土中黏粒的含量。黏粒含量越高，土的表面积越大，可能结合的水的含量就越大，塑性指数也就越大。亲水性大的矿物含量也增加，塑性指数也就相应增大。因此，可用塑性指数的大小来划分土类。(www.xing528.com)

②液性指数：黏性土的天然含水率和塑限的差值与塑性指数之比，通常用IL 表示，即液性指数=

根据液性指数，可将黏性土划分为3种状态，如表1.1所示。

表1.1　黏性土划分

3）土的灵敏度和触变性

天然状态下的黏性土都具有一定的结构性，即天然土的结构受到扰动影响而改变的特性。当受到外来因素的扰动时，土粒间的胶结物质以及土粒、离子、水分子所组成的平衡体系受到破坏，土体强度降低，压缩性增大。土的结构对强度的影响，一般用灵敏度来衡量。

（1）土的灵敏度St

灵敏度是指原状土的强度与该土经重塑（土的结构性彻底破坏）后的强度之比，用St 表示，即：

强度测定通常采用无侧限抗压强度试验，土的灵敏度越高，其结构性越强，受扰动后土体的强度降低就越多。所以，在基础施工中应注意保护好基坑或基槽，尽量减少对坑底土结构的扰动。

（2）土的触变性

饱和黏性土的结构受到扰动，导致强度降低，但当扰动停止后，土的强度又随着时间而逐渐增大，这是由于土粒、水分子和化学离子体系随时间而逐渐趋于新的平衡状态。黏性土的这种抗剪强度随时间恢复的胶体化学性质称为土的触变性。例如，在打桩时，桩侧土的结构受到破坏而强度降低，但在停止打桩后，土的强度逐渐恢复，桩的承载力增加。