1、 土工试验规程 SD12884 说 明 书 土的工程分类说明书 一、概述 二、62规程土分类中的主要问题 三、目前国外土分类的简况 四、制定粗细粒土统一体系分类法的依据 五、粗细粒土统一体系分类法 六、分类中几个界限值的确定 七、塑性图及细粒土分类 八、各类土在工程中的应用 九、特殊土在塑性图中的位置 十、细粒土新、旧分类名称的粗略对应关系 一、概 述 本规程新订的土的工程分类法是根据国外许多国家广泛应用的分类法的基本原理，结合我国的实际情况制订的。 此分类法的特点是按土的基本工程属性，即粒径、级配、塑性及压缩性等，将土分成几大类，每类给以符号。对同一类中各种土的具体特性，用文字加以描述，以区
2、别同一类中的其它土。此外，本分类法可用目测法即可进行土的大致分类，不一定均需进行室内试验。这样既快又省是其优点。 鉴别各类土的方法有两种：一种是目测法，常用于现场钻孔或挖试坑调查土料，提供工程初设阶段的土名，或不需要进行土工试验的工程地质的鉴别；一种是试验室试验的方法，按颗粒大小分配曲线及界限含水量来确定土的基本属性进行分类，在工程技术设计阶段，需结合其它土的指标综合分析土的特性时使用。 本规程的主要内容为：鉴别、分类及描述三部分，均扼要列于规程表1-2中。表左侧栏为目测鉴别法，表中间两栏为描述内容、要求与举例。表右侧栏是利用试验成果进行分类的准则。这样，既便于野外或现场，又宜于试验室采用。故
3、用本规程进行鉴别分类的结果表示为土的类别、类别符号和具有土名的性状描述。本说明书表1-9介绍了各类土的工程特性及用途，可供勘测、设计、科研人员参考。 至于我国沿用很久的两种分类法：按土粒粒度的分类法(三角坐标分类法)与按塑性指数分类法，在实践中也累积了许多资料，对社会主义建设发挥了应有作用。但是，随着科学技术的发展和工程实践证明，发现都存在一定的不足之处。这次修订规程时，根据全国许多单位提供的大量资料，进行了统计分析，并参考当前世界上一些国家的分类系统，提出了本规程所推荐的粗细粒土统一体系的分类法。 为了便于过渡，供土工工作者查考，在本规程后附列了62规程的分类方法。此外，根据部分试验资料，对
4、土的分类名称作了对比分析，给出了细粒土新、旧分类名称的粗略对应关系表，列在说明书后供参考。应该指出：两种分类方法的依据不尽相同，因此，新旧土类名称之间不存在紧密的联系，给出的关系仅是统计上的大致对应情况。 二、62规程土分类中的主要问题 在这次规程修订工作中，我们将62规程的分类法做了较大的修改，是因为发现原分类法存在以下主要问题。 1.按粒度划分土类存在的主要问题 现今土质研究表明，土的粒度组成与粗粒土(砾、砂等)的工程特性有着十分密切的关联。例如粗粒土的透水性、渗透稳定性、毛管性与压实性等，都在很大程度上取决于土的粒径大小与其级配特征。而控制细粒土特性的却不是单纯的粒度组成，更重要的是它们
5、的矿物成分、颗粒分散度、土粒表面吸附阳离子的种类等。例如，在图1-1和表1-1中的1、3、4与5号四种土及7与8号两种土其粒径组成都十分接近，但它们的干强度和塑性指数却相差悬殊。又如表1-1中的8号土、是典型的石粉、按粒径组成、其粘粒含量(小于0.005mm)高达20，却几乎毫无塑性，根本不具备粘性土的特性。所以，对细粒土来说仅按粒度分类，不能反映其性质。 图1-1 几种土的颗粒大小分配曲线 对于粗粒土，所含细粒土部分对整个土料的性质有较大的影响。云南电力局勘测设计院1等单位早已发现，按62规程只考虑砾石含量对土命名达不到土分类的目的。例如，砾石(大于2mm)含量超过50的土属于“砾石”。事实
6、上，在这一类级配良好的砂砾石中，只含细粒10，就可变成不透水料，会有严重的冻胀特性。由表1-2可看出：虽然同属“砾石”，但是渗透性可能相差千倍甚至万倍，强度变化幅度也大。可见，撇开所含细粒土，单纯按砾石含量分类，是不能反映粗粒土的真正特性。 影响粗粒土工程性质的另一个重要因素是土的级配。例如表1-2中的10号土，它的级配曲线相当平缓，级配良好，虽为砾石土，其渗透系数却低至10-6cm/s，与粘质土颇为近似。相反，8号土的含砾量与10号土的相差不太大，但由于级配曲线较陡，级配不良，渗透系数便增大到10-3cm/s。因此，级配因素应该加以考虑。 表1-1 几种土料的特征 颗 粒 含 量 (%) 土
7、号 0.05 (mm) 0.005 (mm) 0.002 (mm) 液限wL(%)塑限wP(%)塑性指数IP干强度土 性 描 述 1 2 3 4 90 97 92 96 75 77 70 76 54 62 50 50 96 55 37 55 29 26 24 31 67 29 13 24 高 中 中 低 高塑性粘土(CH) 中塑性壤土(CH) 轻微含有机质粘土(CL-OL) 5 6 7 8 96 92 90 88 70 52 26 20 47 27 16 10 122 35 24 80 无塑性22 21 42 13 3 很低 近于0中 很低 无韧性高岭土(MH-CH）矽藻土(MH) 矽藻土(似
8、石粉)(MH) 轻壤土(Cl) 典型石粉(ML) 液限系由碟式仪所测。 表1-2 几种砾石土的试验成果 颗 粒 组 成 (%) 击 实 快 剪序号 工地编号 20 102 20.1 0.10.050.050.0050.005土分类wOP(%)d(g/cm3)渗透系数点k(cm/s) C (kPa)1 阿甲1262 73 88 9 3 卵石风干2.33 1.1610-14536 15.02 尖坑2755 69 82 8 0 4 6 碎石8.2 2.15 8.3210-14430 72.03 米槽1762 70 79 7 3 4 7 碎石9.6 2.08 2.4110-3390 62.04 板B2
9、158 70 82 8 2.7 3.8 3.5碎石9.2 2.18 7.0310-4380 46.05 以53840.6 60.272.5 22.4 5.1 粗砾风干2.21 1.2710-24425 0 6 尖坑340 55 73 15 12 粗砾9.0 2.09 410 82.07 板B19上 41.3 50.562.4 14.6 5.0 10 8 粗砾14.4 1.99 2.6410-5356 57.08 以I51429.3 44.363.1 30 7.1 细砾风干2.20 1.3810-34313 9 板B835.5 45.254.5 12.1 7.4 12.0 14.0细砾20.3
10、1.81 1.3810-6360 50.010 板B1736.1 41.552.1 14.9 5.0 14.4 13.6细砾19.8 1.65 3.7210-6350 65.02.按塑性指数划分土类存在的主要问题 细粒土的塑性指数是综合反映土的粒度组成，矿物成分以及土粒表面吸附阳离子成分等方面特性的灵敏指标。但是，试验研究表明，单纯的塑性指数指标还不能全面描绘土的工程特性。事实上，塑性指数相近的两种细粒土，性质未必相近，甚至出入很大。根据试验与经验，塑性指数与土的工程性质的关系可归纳于表1-32。就是说，尽管两种土的塑性指数相近，但是随着土的液限wL的改变，土的各种性质也相应变化。 62规程按
11、粒度划分细粒土的类别名称达16种之多，十分烦琐，不便记忆，其实许多土类之间的性质差异并不明显，难以分辨。按塑性指数的分类只有3类，又失之过简，殊难包罗天然界的各种细粒土。 表1-3 土性随wL与IP的变化 土 性 wL相等，IP增大时的土性比较 IP相等，wL增大时的土性比较 压 缩 性 透 水 性 干 强 度 体 积 变 化 率 大致相同 减 小 增 大 减 小 增 大 增 大 减 小 塑限附近韧性增 大 减 小 韧性：在塑限含水量附近，土团搓成3mm土条时开始裂缝与断裂，将土条对折，再搓成团，并重新搓条，所闻施加的压力大小，反映土的韧性的强弱。 三、目前国外土分类的简况 近几年来，国外在土
12、的工程分类方面有了很大进展，许多国家先后制订了该国统一标准的土的工程分类。 就目前掌握的资料，国外的主要分类法如下： 美国统一分类法(USCS)3。美国材料试验学会(ASTM)编号是D2487-69与D2488-69，1969年公布。 日本土质分类法与分类结果表示法4，编号为JUSCS-72，1972年公布。 英国土的工程分类法5，编号为BS CP2001，1968年公布。 西德土的工程分类6，编号为DIN 18196-66，1966年公布。 此外，还有印度的IS1498(1959年)与瑞土的SNV70005等。苏联至今还没有全国统一分类法，有规范性质的是1974年修订过的全苏建筑标准法规(
13、-15-74)中的分类。 以上许多国家的分类标准中，最早的是美国统一分类法，其它分类法的体系都与该分类法基本一致，只是在有些界限划分上有所差异。统一分类法是美国垦务局与陆军工程师团在卡萨格兰地(A.Casagrande)教授领导下，以他早期所制订的机场分类法为基础，于1952年共同提出的，后来由美国材料试验学会正式定为统一标准。 通过对上述许多国家分类法的分析，可以看出它们有如下特点： 各个国家的土分类体系，不仅在各该国内已经统一，而且在各个国家之间，也基本上趋于一致，这就为国际技术交流，提供了有利条件。 各国分类依据，总的体系是一致的，即粗粒土系按土的粒度及其级配，细粒土系按土的塑性(塑性指
14、数Ip)与液限wL进行分类。有机土单独列为一类。 土的类别均借具有明确含义的符号的组合表示，因此,不仅可起到望文生义之效，而且为运用电子计算机检索土工资料提供方便。 粗粒土在试验室根据筛分析成果，细粒土根据液、塑限试验成果进行分类。可用目测法进行分类，减少试验室工作。 分类系统有较严格的逻辑性，步骤分明，简单明了，便于记忆，尤其适于现场分类工作。 当然，事物总是一分为二的，它们毕竟也存在某些缺点，例如在某些分类指标的界限值确定上，有一定的主观随意性；在分类依据上，对土的成因这一因素大多没有考虑等等。 四、制定粗细粒土统一体系分类法的依据 1.基本原则 针对我国原分类法中存在的主要问题，参考当今
15、国外分类法中的优点，认为新分类法要满足下列条件： 要考虑到我国国土辽阔，地质成因复杂的自然条件，以及水利、电力工程中利用土作为建筑材料或地基的有关特点。 要具有较严密的统一体系。不仅要统一原来的两套分类体系，也要使62规程中粗、细粒土各自独立划分的体系改变成连贯的分类系统。 要有逻辑性，纲目分明。由于整个系统合乎逻辑推理，因此便于记忆，便于掌握。 分类指标要既能反映有关土的基本属性，又便于测定。 用适当符号表示土类名称。 2.分类指标的选择 从国内外土分类的现状看来，划分土类的主要依据大体上有下列几个方面：土的成因及年代、土的粒度及其级配、土的塑性、压缩性、有机质含量等。 (1)土的成因及年代
16、：土的工程性质与其形成方式和演变条件，亦即与其成因类型有关，同一成因的土具有某些相近的工程特性。按理说，按成因与年代分类是相当合理的，但是到目前为止，还没有找到土的成因与其工程性质间的定量依赖关系，并且不同成因类型之间也缺乏准确的数值界限。因此，按成因划分土的工程类别一时还难以办到。 在已有的分类法中，成因特征是放在按其它指标已划分好的土类的说明里来体现的，而不单独作为分类依据。在本说明书中，黄土、红粘土、膨胀土等特殊土类在塑性图中(见后)均在一定的区域，便是在分类中成因特征的一种反映。 (2)土的粒度及其分布特征：构成土的颗粒的大小及其相互搭配关系，决定着土的结构特征。颗粒大小不同，也反映土
17、的比面积的差异。例如砾类土、砂类土与粉质土和粘质土性质相差悬殊，主要是因为它们的粒度组成显著不同所致。但在细粒土中，粒度大小就不起决定性作用。因此，在制定本规程时，对粗粒土划分，仍然是以粒径大小及其级配特征为依据。对于含细粒土的粗粒土，随着所含细粒土的含量与土性的不同，粗粒土的工程特征会变化很大。为此，在粗粒土分类时，需要考虑这种影响。这个问题留待第六节中讨论。 (3)土的塑性与压缩性：细粒土的矿物成分，颗粒形状及大小，都综合地反映在塑性与压缩性内。如粘土是具有塑性的，塑性愈大、粘性也愈大。粉土是稍有或无塑性的。因而塑性指数是划分细粒土的良好指标。研究证明，土的液限也是反映细粒土特性的灵敏指标
18、。在先期固结条件相同时，土的液限愈大，压缩性也愈大。例如重塑土或正常固结粘土的压缩指数与液限成正比。因此，可以用液限来区分压缩性的大小。结合国外土分类准则，在本规程中确定以塑性指数与液限两个指标，作为划分细粒土的依据。 (4)有机质含量：在无机粘土中只要含有少量的有机胶体物质，在塑性指数变化不大的情况下，液限也要增大，说明有机质的存在必然影响土的工程特性。有机质是一种无固定粒径、由未分解、部分分解到完全分解的动植物残骸构成的物质。它本身的成分并不稳定，不同程度地在继续分解。有机质含量较高的土常常表现压缩性高、透水性大与强度较低。 本规程中将有机质含量列为分类标准之一，以便在选料时引起注意。如果
19、土料的全部或大部分是有机物质，例如泥炭，则单独划为有机土，如果只包含一部分或少部分有机质，则列为有机质土，其土类名称由土样中的主要成分确定。 五、粗细粒土统一体系分类法 下面以方框图表1-4列出分类法的整个体系，以便对一些问题作说明。另外也给出分类中采用符号的原文与含义。 分类中采用符号的原文及含义如下： Ggravel 砾 Ssand 砂 Msilt （mo） 粉质土 Cclay 粘质土 Oorganic 有机质的(土) Ptpeat 泥炭(或有机土) Ffines 细粒土 Wwell-graded 良好级配的 Ppoorly graded 不良级配的 Llow 低的 Iintermedia
20、te 中的 Hhigh 高的 土类用上述符号的组合表示，组合方法见本规程正文。 六、分类中几个界限值的确定 从第五节所述的分类体系看出，要使分类合理，首先需要正确地确定分类指标的几个界限值。 (一)粒组界限 天然土是由无数大大小小的颗粒构成，逐个地研究它们的粒径组成是不可能的，也是不必要的。通过对不同粒径颗粒性质的研究，可以将性质相近的颗粒并入一组，这就是粒组。 根据粒组在工程性质上的差异，分类中广泛采用的粒组有：砾、砂、粉粒和粘粒。前两者属于粗粒组，后两者属于细粒组。 表1-4 土分类体系 砾和砂的性质基本相同。它们的透水性强，易于压实，很少受含水状态影响。只是颗粒大小、形状与级配会改变其特
21、性。砾与砂之间的性质无截然差别，其界限系人为规定。 极细砂与粉粒之差难以肉眼鉴别。但干砂无粘性，有颗粒感；而于粉粒却微粘，且有光泽感。此外，粉粒的毛管作用显著。 粉粒与粘粒在土体中即使含量不高、也会对土性有重要影响，会使土体的透水性降低，冻胀作用加剧。在含水量变化时，发生较大胀缩。天然细粒土的结构性明显。 但是，干燥的粉粒与粘粒外貌相似，难以分辨。只是遇水后，性质各异。粉粒只有微塑性或无塑性；遇水后结构不稳，饱和时易成流土；透水性比粘粒土高；而粘粒有塑性；透水性弱；干土块坚硬。 粒组划分可借目测手试或室内试验进行。 在本分类法中，涉及以下几个粒组界限。 1.粗粒组与细粒组界限 分类法对无机土首
22、先是根据整个试样中粗粒组的含量百分数来划分该土为粗粒土或细粒土。 粗粒组指砂与砾石等材料。属于粗粒组的土料最明显的特性是没有粘性，常称无凝聚性土。 一般粗粒组与细粒组的分界粒径和砂粒与粉粒的界限一致。例如几个主要国家的粒组界限值列于表1-5。 表1-5 粒 组 划 分 界 限 在本规程中，采用了0.1mm作为粗、细粒组的分界粒径，略高于62规程中所定的砂粒与粉粒的界限值。这样考虑的依据如下： 0.050.1mm范围内的极细砂在性质上与粉粒相当接近，具有细粒特性。 在研究渗透稳定性时，常取0.1mm为流失粒径；小于0.1mm的极细砂是最容易发生液化的土料7。可见，0.1mm是一个具有临界性质的粒
23、径。 在明视距离(25cm)处0.1mm的颗粒大约是肉眼能鉴别的最细粒径。这样规定，为目测分类带来方便。 2.砂粒与砾的界限 在本规程中，对于粗粒土，系根据粗粒组中砾的含量百分数划分砾类土或砂类土。 根据62规程及表1-5所列国外资料看来，除美国材料试验学会标准与统一分类法体系外，这个界限值完全一致，都定在2mm。 国内外有些单位习惯以5mm作为砾与砂的分界值，并且在砾类土的各项试验中制备试样时，规定土料要通过5mm筛。为区别起见，以后称5mm为粗料与细料的界限。本规程仍规定砂和砾的界限为2mm，理由如下： 如上所述，2mm是我国的原定界限值，也是国际上最普遍采用的标准。 日本学者在七十年代配
24、合制订土分类标准，曾进行过击实干密度、最优含水量与加州承载让(CBR)等试验，研究以2或5mm为界限对划分砾类土或砂类土的影响，结果也认为以2mm为界限值比较合理8。 在研究土料的渗透稳定性时，通常多取2mm为填料的上限值。 现今采用的常规土工试验仪，除击实仪外适用的最大粒径为2mm。 3.砾上限 62规程规定砾组的粒径范围是220mm。由表1-5看出，国外砾上限大致定在6076.2mm(3in筛)之间，本规程根据砾类土试验所用仪器的能力将砾上限确定为60mm。超过此界限的粒径为卵石、漂石(大于200mm)可参考62规程定名。 (二)粗粒土与细粒土的划分 在本规程中，系根据整个试样中粗粒组与细
25、粒组含量百分数何者占优势，来区别该土系属粗粒土或细粒土； 如果整个土样中粗粒组(太子0.1mm)含量超过细粒组(即超过50)，则土定为粗粒土，否则为细粒土。在粗粒组中，如果砾组超过砂粒组(即砾在粗粒组中超过50)，定为砾类土；否则为砂类土。 以上均以50为界限，主要是出于一般逻辑推理，因为超过50，意昧着占优势，无论对室内试验或肉眼鉴别，进行土分类，均带来很大方便。国外各种土分类法中大多也采用此界限。 (三)粗粒土的级配 对于洁净粗粒土(细粒组含量少于5)的分类，本规程考虑了对土的工程特性有极大影响的级配。 分类时采用下列级配指标： 1060ddCu=不均匀系数6010230dddCc=曲率系
26、数式中d10、d30、d60分别是粗粒组土样颗粒大小分配曲线上颗粒含量小于10、30及60的粒径。指标Cu反映大小颗粒的搭配情况，Cc则描述曲线的形态。 在本规程中规定良好级配(W)的条件是： Cu5，Cc13 不同时满足上述两条件的，则为不良级配（P）。 确定上述两个界限，一方面是遵从我国习惯概念，另一方面是参考国外标准，如表1-6。 表1-6 国外规程级配划分标准 级配情况 良 好 均匀的或不连续的 分类法 CuCcCuCc美国ASTM-69 砾4 砂6 1-3 不同时满足左侧条件的情况 西德DIN-66 6 1-3 不同时满足左侧条件的情况 英国BS-68 5 1-3 不同时满足左侧条件
27、的情况 日本JUSCS-72 10 1CcCu均匀的10 不连续的10 不满足左侧Cc者 (四)粗粒土中含细粒土的考虑 在细粒土中，当粗粒含量不大时，粗料对土体只起充填作用，土性基本上由细粒土决定；含量超过某一临界值，粗料颗粒间有可能局部接触，开始起骨架作用，使细粒土的性质发生显著变化。如果粗粒含量继续加多，达到另一个临界值，这时粗料将起骨架作用，土性基本上由粗料控制。在两临界值之间时，粗细料相互充填，两种土料的性质均有所表现，并且随粗料含量的增加，性质不断从细料方面向粗料方面转化。水电部第五工程局试验室9曾用5mm作为砾下限，研究了细粒土中不同砾含量对土的击实于密度、渗透性与抗剪强度的影响，
28、得出上述的两个临界值分别约为30与70，其他一些资料也证实了这样的界限。 上述临界值是按粗粒(砾)下限为5mm得到的，而本规程中却以0.1mm作为粗细粒组的界限值。因此，两个临界值不能直接引用。但有参考价值。在制订本规程中，又参考了国外有关资料456，提出了粗粒土中细粒含量的临界百分数，将粗粒土划分为以下三类： (1)砾：粗粒土中的细粒组含量不大于土总量的5%。这种少量的细粒土，对粗粒土的各项力学性质几乎完全没有影响。 (2)微含细粒土砾：粗粒土中所含细粒组为总土量的515。 (3)含细粒土砾：粗粒土中含细粒组为总土量的1550。当含量超过50时，就属于细粒土。 附带指出，为了按工业与民用建筑
29、地基基础设计规范(TJ774)确定砾类土地基的承载力，需要将粒径大于2mm的颗粒含量超过全量50的砾类土(该规范中称“碎石土”)再进行分类。其分类方法遵从该规范10。 (五)细粒土中含粗粒的考虑 如第4节中所述，细粒土中含少量粗粒时，粗料只是土中的充填物，对土性几乎无影响。本规程参考了英国与日本资料45，确定该含量的下限值为30，称粗粒含量为3050的细粒土为含粗粒土的细粒土。低于30时，仍按细粒土命名。 (六)砂类土分类中的界限 以上为简明起见，主要阐述了砾类土的划分界限。这些界限值也完全适用于砂类土。当粗粒土被定为砂类土后，按上述用于砾类土的同样步骤与界限，可将砂类土也分为相应的三大类，只
30、要将“砾”字换成“砂”宇。 七、塑性图及细粒土分类 前面已经谈到，细粒土分类是以土的塑性指数Ip与液限wL为依据的。由Ip与wL所组成的分类图即为塑性图。 (一)塑性图 塑性图首先由美国卡萨格兰地(A.Casagrande)教授提出，是目前许多国家进行细粒土分类的依据。 图1-2是美国统一分类法中采用的塑性图。图中的A线和B线将平面划分为四个区域。A线以上是无机粘质土区(CH类及CL类)；A线以下为粉质土区(MH类及ML类)及有机质土区(OH类及OL类)。B线将土划分为高液限的(H)和低液限的(L)。此外，在低液限区，往往土类性质交错，无机粉土略在A线以上。因此，在Ip4与Ip7之间划为CLM
31、L的搭界区与ML区。 A线是一根经验分界线。卡氏根据各种土类的大量试验成果，发现成因相同的土，试验成果在塑性图上的分布条带基本上平行2。根据许多条带的平均斜率，他建议了A线的位置。以A线分界，上下两侧土的主要性质的变化示于图1-3。有意义的是西特(H.B.Seed)的研究11，论证了这条经验线的基本正确性。他用纯无机粘土、无机粘土与高岭土、伊里土或班脱土以不同含量配制的人工试料，进行了大量的液、塑限测定，得出以下结论：无机粘土在塑性图上的分布，范围较窄，分布区的下限，基本上接近A线，如图1-4。当然，他所采用的土类还不够广泛。 用塑性图分类，特别要指出的是：塑性图给出的是(以符号表示的)土类名
32、称，而不是土名称。在同一土类中，可以包括许多名称不同而性质相近的土。为此，在确定土类以后，还应根据习惯名称、当地俗名或地质名称等为土命名，并进行必要的描述。 (二)本规程采用的塑性图 本规程基本上引用上述国际通用的塑性图。但是，许多单位从使用方面提出，认为卡氏塑性图划分的土类过于简单。因此，决定采用修正的卡氏塑性图12。即在图中除A、B两线外，增加了一根wL30的C线。这样就将土按液限划分为高、中、低三挡。将细粒土分成八类(CH，CI，CL，MH，MI，ML，OH，OL)。 另外，原塑性图中的液限是由碟式液限仪测得，与我国原来应用的圆锥液限仪以入土深度10mm测得的结果并不一致n。因此，为便于
33、应用，需要根据两种仪器测定结果的相互关系，将原图加以换算修改。 n1984年修订的液限标准为：锤质量76g，锤角30，入土深度17mm。 图1-2 卡氏塑性图 图1-3 土性质变化图 图1-4 西特试验结果 1.塑性图的换算 (1)圆锥液限仪与碟式液限仪测定结果的相关关系： 设锥式仪的液限为wL，碟式仪的液限为wL，根据大量统计，二者的关系，可以写成下列经验线性方程： wabwLL= +(1) 式中a与b是两个经验常数。国内外一些单位曾用该二种仪器做过比较试验，求得a、b两常数的数值如表1-7。 (2)换算基本公式： (a)指标间关系 设由碟式仪求得的塑性指数为IP，由锥式仪求得的IP，则有：
34、 IwwPLP=(2) wabwLL= +I w w a bw wIbwaPLP L PPL=+ =+ +()() 1(3) 表1-7 (1)式中的a、b常数 序 号 a b 资 料 来 源 与 说 明 1 5.59 0.7 南科所(1957)13，84个土样，IP=7-51.4 2 2.5 0.8 昆明冶金设计院，8个试样，wL=22-93 3 5.1 0.69 Stefanoff14，保加利亚天然土(1958) 4 3.64 0.76 Feda(1962)14，夹砂高岭粘土 5 4.4 0.69 Piaskowski(1963)13，波兰天然土 6 7.7 0.72 Skopek(1971
35、)14，236个试样，wL100% 7 7.0 0.70 Skopek与Tcr-Stepanian(1975)15，236试样wL=20-100% (b)一点在新旧(卡氏)塑性图上的坐标 设在卡氏塑性图的A线上有一点M，在新塑性图上的相应点为M，则M的坐标如下(图1-5)： 图1-5 新旧塑性图的坐标换算 XabxYw w y b xaLP=+=+()1(4) (3)换算后的A线方程： 设卡氏塑性图上A线的方程式为： yDEx= +(5) 将关系式(4)代入，并以卡氏塑性图可求得D-15，43=E，则(5)式变成： YbXab=+ +114154(6) 这就是新塑性图中A线的方程式，是一直线。
36、将表1-7中a，b分别代入(6)式，计算如表1-8。 表1-8 修改塑性图中的A线方程 序 号 14bab4114b+154abA线方程(新塑性图) 1 2 3 4 5 6 7 0.36 0.31 0.36 0.33 0.36 0.35 0.36 2 0.78 1.84 1.2 1.54 2.7 2.52 0.64 0.69 0.64 0.67 0.64 0.65 0.64 -13 -14.2 -13.2 -13.8 -13.5 -12.3 -12.5 Y=0.64X-13 Y=0.69X-14.2 Y=0.64X-13.2 Y=0.67X-13.8 Y=0.64X-13.5 Y=0.65X-
37、12.3 Y=0.64X-12.5 表1-8中七个方程所示的直线十分接近，根据它们的斜率与截距的平均值，可得新A线方程如下： Y X=066 132 (7) 或 IwPL=066 20.( )(7) (4)换算后的B线与C线方程： 将卡氏图中的wL50与wL30分别代入(1)式得： 新B线方程为：wL =41.3 (8) 新C线方程为：wL26.7 (9) 2.本规程采用的新塑性图 根据以上换算，本规程采用的塑性图为规程中表1-2的附图。图中各线的方程如下： A线： IwPL= 066 20.( )B线： wL=42% C线： wL=26% A线与C线约相交于IP4处。A线从该交点水平向左延伸
38、。砂土的液限最高约为15，故wL15的部分为无塑性土区。 因此，细粒土按其液限与塑性指数查塑性图确定土类，给以符号以及适当的典型土名，并进行必要的描述。 如液限系与碟式仪相应的标准测得，可用本说明书的卡氏原图(图1-2)确定土的分类和符号。 八、各类土在工程中的应用 表1-9给出了各类土在各项工程中的适用性的说明。表中所列数字表示某类土适用性的先后顺序。“1”表示“最适用”，数字愈大，适用性愈差。 当然，这样的顺序是从实践中积累的经验，系相对比较而言。并且，谈到适用性，对粘性土还要考虑其稠度状态；对无粘性土，要考虑其密实状态。因此，该表只供定性参考。 表1-9 各类土在工程中的适用性说明 重要
39、工程性质各种用途中相对的适田性(No.1表示最佳的,余类推) 辗压土坝渠道 地基 公路 典型的土名称 符号 压缩后的透水性 压密并饱和后的抗剪强度 压密并饱和后的压缩性用作建筑材料时的适宜性均质心墙坝亮抗冲蚀压实土作衬砌透水重要 渗水不重要 不可能冻脓 可能冻脏 路面含细粒很少级配良好的砾，砾砂混合料GW 透水 最好可不计最好11 1 1 1 3含细粒很少级配不良的砾，砾砂混合料GP 很透水 很好可不计很好22 3 3 3 粉质土砾，级配不良的砾、砂、粉土混合料 GM 半不透至不透 很好可不计很好244 4 1 4 4 9 5粘质土砾，级配不良的砾、砂、粘土混合料 GC 不透水 很好至好很低很
40、好113 1 2 6 5 5 1含细粒很少级配良好的砂、砾质砂 SW 透水 最好可不计最好如砾质土36 2 2 2 4含细粒很少级配不良的砂、砾质砂 SP 透水 很好很低好如砾质土4如砾质土7 5 6 4 粉质砂，级配不良的砂、粉质土砾混合料SM 半不透至不透 很好低好45如砾质土8 冲蚀要紧5 3 7 8 10 6粘质砂，级配不良的砂、粘质土砾混合料SC 不透水 很好至奸低很好325 2 4 8 7 6 2无机粉土与极细砂，ML 半不好 中好66冲蚀6 9 10 4 粉质细砂或粘质细砂，有微、中塑性 MI 透至不透 要紧6 无机粘土、砾质枯土，砂质粘土，粉质粘土，贫粘土，有中至低塑性 CL
41、CI 不透水 好 中很好至好539 3 5 10 9 11 7低中塑性有机粉土，有机粉一粘土 OL 半不透 至不透 差 中好88冲蚀要紧7 7 11 11 12 无机粉土，云母细砂质士，粉质土，红粘士 MH 半不透 至不透 好至差 高差998 12 12 13 高塑性无机粘土，肥粘土，膨胀土 CH 不透水 差 高差7710体变要紧8 9 13 13 8 高塑性有机粘土 OH 不透水 差 高差10 1010 14 14 14 泥炭及其他含有机质多的土 PT 九、特殊土在塑性图中的位置 我国幅员辽阔，土类繁多，如西北的黄土、华南的红粘土以及膨胀土等，都是具有特殊成因、性质与一般土不一样的特殊土。它
42、们能否在塑性图上与一般土区分开来，以便在工程实践中，对它们引起注意，从而采取相应的有效措施，是值得研究的问题。为此，我们利用全国各地区所提供的有关资料进行了统计分析，并找到了一定的规律性。 通过对我国甘肃、陕西、山西、河南等地区、各不同时代的240个黄土试验资料的统计分析，发现黄土在塑性图上的分布范围具有以下明显特征：1)它们绝大部分都分布在A线上方。尽管黄土的粒度组成是以粉粒为主，但其性质却与一般粘质土有共性特征。2)其液限值的变化范围多在2032之间，超过32者只有5个，不足20者亦只有5个，总共只占4强，属中、低液限粘质土(CI、CL)。故黄土在塑性图上的分布界限可确定在wL32以左，A
43、线以上。 根据我国云南蒙自、湖北荆门、广西宁明、河南平顶山、安徽合肥等地区膨胀土的试验资料，它们在塑性图上的分布亦具有明显的规律：1)膨胀土均分布在A线以上，其液限值均超过40。2)根据各地区膨胀土在塑性图上分布的优势情况，它们的wL46属高液限粘质土类(CH)。 另发现，贵州贵阳、清镇、广西柳州等地区的炭酸岩风化红土在塑性图上的分布也很特殊。据对上述地区147个试样的统计，它们在塑性图上的分布范围是：1)大部分落于A线之下。2)其液限值颇高，一般均大于50。3)接塑性图分类属高液限粉质土类(MH)。 图1-6 特殊土分布 据资料16报导，炭酸岩类岩石风化残积土的工程性质很特殊，其天然孔隙比大
44、于1，在一般情况下含水量接近于塑限，粘粒(小于0.005mm)含量多为5070，塑性指数为2050，属粘土。此类土的孔隙比虽高，但其压缩系数却比较低，一般只有0.010.0410-2kPa-1，压缩模量可达1030MPa。对此类特殊土，单按塑性指数难于和一般粘性土相区分。但在塑性图上，红粘土位于A线以下，wL50以右，属(MH)类。 根据以上统计分析，可综合绘出特殊土在塑性图中的位置，如图1-6。特殊土的塑性图是土的成因影响土性的有力论据。 需要指出：图1-6只提供了几种特殊土在塑性图中的可能位置，并不意味在这区域内的土一定是某种特殊土。要证明它是某种特殊土，还需要补充进行相应的其他必要试验。
45、 十、细粒土新、旧分类名称的粗略对应关系 62规程与TJ774规范的分类依据与本规程中分类法的依据不相一致，根据它们确定的土名称与本规程土名称也不相同。为了对照参考，我们根据部分试验成果，作了粗略的统计分析，得到如表1-10所示的对应关系。 表1-10 新旧土名称对照表 塑 性 图 分 类 符 号 土 名 工业及民用建筑地基基础设计规范分类 (TJ7-74) 土工试验操作规程 分类(1962) CL CI CH ML MI MH 低液限粘质土 中液限粘质土 高液限粘质土 低液限粉质土 中液限粉质土 高液限粉质土 轻亚粘土 亚 粘 土 粘 土 少部分亚粘土 少部分粘土 砂壤土，轻、中、重粉质砂壤
46、土，轻壤土，中壤土 轻、中、重粉质壤土，壤土 粘土、重粘土 砂质粘土，粉质粘土 粉质粘土,砂质枯土 OA OH 低、中塑性粉质土 中、高塑性粘土 有机质淤泥 淤 泥 有机质土 土样和试样制备说明书 一、概述 二、扰动土的过筛问题 三、砾质土的过筛问题 四、扰动土的试样制备 五、试样饱和方法 六、土样制备的记录格式 一、概 述 扰动土的土样制备，包括风干、碾散、过筛、均匀后贮存等土样制备程序和击实、饱和等试样制备程序。原状土的土样制备包括开启、切取等。这些步骤的正确与否，都会直接影响试验成果。 本规程包括扰动土样制备、原状土的试样制备及试样饱和的一般方法。至于原状砾质土、风化土、冲填土、岩石夹泥
47、等特种土的试样制备要求，分别在有关试验项目中叙述。 二、扰动土的过筛问题 扰动土中粗颗粒(如砾)较多时，将某一粒径以上的颗粒筛去进行试样制备是不符合实际情况的。但试样中最大粒径尺寸受试验容器的大小所限制，根据南京水利实验处编写的土工试验手册规定用于剪切试验试样中的颗粒最大粒径，不应大于剪切盒内径的1/20(剪切盒内径为6.4cm，土样需过2mm筛。内径为9.2cm，需过5mm筛)。 原电力工业部水力发电总局勘测设计院科学研究所1955年编写的“土样试验操作手册(初稿)”，规定剪切，无侧限压缩，三轴剪切等试验中试样制备时扰动土过2mm筛。62规程在砂的抗剪强度试验中，规定砂样制备须过2mm筛。四川科学研究所对砂砾土用不同过筛颗粒在三轴剪切仪上进行过比较，认为砾料部分如果含量不大，在整个级配中，不占主要地位，对于抗剪强度没有大的影响，可以去掉。至于某一尺寸的压缩容器，适合于某一最大粒径的试样，在一般试验规程中，还没有看到有明确的规定。显然，压缩试样颗粒的大小对压缩试验的成果，是有影响的。上述“土样试验操作手册(初稿)”中，压缩试验的试样所用土样是通过0.5mm筛。东北勘测设计院水利科学研究所，曾以中型压缩仪进行研究18，认为容器高度以相当于最大颗粒粒径的68倍为宜。根据目前一般所用的压缩仪，高度为
