吴爱梅
（宁波华东核工业工程勘察院浙江宁波315800）
【摘要】本文由土的锥沉量估算土的液塑限的方法，并在实践中予以了验证。此法的误差如果能满足生产要求，将极大地提高试验效率。在此希望广大同行和专家能够指出它的不足。
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关键词 土的锥沉量；土的液塑限；方法；误差分析；比较
Macrofunction method of estimating the amount of clay by Cone Penetration Analysis and Discussion
Wu Ai-mei
(Ningbo of East China Nuclear Industry Engineering Investigation InstituteNingboZhejiang315800)
【Abstract】The method of this article Macrofunction soil by cone Shen estimated amount of soil, and be verified in practice. This method of error if they can meet production requirements, will greatly improve test efficiency. In the hope that the majority of peers and experts to point out its deficiencies.
【Key words】Shen amount of soil cone;Soil liquid and plastic limits;Method; error analysis;Comparison
1. 前言
在土工试验中，界限含水率试验测得的液塑限用于计算液性指数、塑性指数，液性指数用于查承载力基本值，塑性指数用于土的分类定名。我国目前常用的测界限含水率的方法有液塑限联合测定法、圆锥液限仪法、搓条法等，因这个项目耗时较多，所以，许多地区都统计了地区液塑限经验公式，先测得10mm液限，然后用公式计算塑限，这一方法虽不被规范所采用，但它基本能满足生产要求。笔者在生产实践中，注意到界限含水率试验中，圆锥入土深度与土的液性指数存在一定的
关系，然后根据联合测定法作图原理，得到并分析了这一关系，再引入塑限液限比值这一概念，推导出由土的锥沉量估算土的液塑限的
方法，并在实践中予以了验证。此法的误差如果能满足生产要求，将极大地提高试验效率。在此希望广大同行和专家能够指出它的不足。
2. 方法概述
2.1液塑限联合测定法是我国目前测定粘性土的界限含水率的重要试验方法之一，它是测定经充分调匀的土的锥沉量分别在3～4、7～9、15～17mm时的含水率，然后以锥沉量h为纵坐标，含水率w为横
坐标，在双对数坐标纸上绘制h-w关系曲线，以三点作图得一直线（WL-WP关系曲线），在直线上，76克锥入土深度10mm对应的含水率为液限WL，2mm对应的含水率为塑限WP。从理论上，一种土其在各个不同的含水率状态下，都有一个相应的圆锥入土深度（以下称锥沉量）与其对应，对应点都落在其WL-WP关系曲线上。这些不同含水率Wi的土其状态以土的液性指数ILi表示，ILi=（Wi-WP）/（WL-WP），那么在理论上，某一含水率Wi的土其锥沉量hi与液性指数ILi形成对应关系。
2.2根据这一原理，笔者根据《工程地质手册》第三版①中发布的全国各地的液限塑限、塑性指数的地区性经验公式，选取了冶金系统推荐的全国范围的经验公式：IP＝0.7（WL-13.7）预测的低中高三对液塑限值（27，17.7）、（38，21）、（52，25.2）；中国船舶勘察研究院推荐的上海地区经验公式：IP＝0.6WL-6.5(28<WL<56) 预测的低中高三对液塑限值（30，18.5）、（40，22.5）、（50，26.5）；四航局设计院推荐的广州地区经验公式 ：IP＝0.507WL-4.74（WL取值范围：20～60%）预测的低中高三对液塑限值（28，18.5）、（35，22）、（46，27.4）；冶金系统推荐的西北黄土的经验公式：IP＝0.77（WL-14.3）预测的一对液塑限值（26，17）；广西水科所推荐的桂林地区的经验公式预测的低中高三对液塑限值（26，17.8）、（42，27.7）、（60，36），共13对液塑限，其中包括了粉土、粉质粘土和粘土，以这13对液限塑限值的土作为代表进行分析，对各种粘性土，由不同锥沉量hi按其WL-WP关系曲线反算出其所对应的含水率wi ，再由wi按ILi=（Wi-WP）/（WL-WP），计算出其对应的液性指数ILi，得到各种土的锥沉量与液性指数对应表如表1所示，将表中数据以hi为横坐标，ILi为纵坐标作散点图如图1所示，可见土的锥沉量和相应的液性指数之间存在着接近一一对应的关系，液性指数取平均值时如表2所示，不同的土同一锥沉量计算出的液性指数稍有不同，但当锥沉量在3～13之内时，液性指数标准差基本小于0.015。因为锥沉量是一个测量值，经过多次测量才能接近真值，故其对应的液性指数也是一个近似值，正如液塑限关系曲线是由许多点拟合而得一样。
2.3这样，我们测定土在任意含水率状态下的锥沉量，都可以按表2查得这一状态下的液性指数，如果测天然含水率状态下的锥沉量，就可以查到天然状态下的土的液性指数。
2.4我们做液塑限试验，一是为计算土的液性指数，二是为求土的塑性指数进行土的分类定名，下面介绍由液性指数估算土的液限塑限的方法。这里我们引入土的塑限与液限的比值λ，其值一般在0.55～0.65之间，随着液限增大，λ一般逐渐减小。根据公式IL＝（W-WP）/（WL-WP），我们将WP＝λ*WL代入，运算得
WL＝W/（IL-λ*IL+λ）……式（1）
先取中间值λ＝0.6进行预估；代入式（1）得
WL＝W/（0.4*IL+0.6） ……式（2）
2.5根据测定的锥沉量，查出相应的IL，将测得的W和IL代入式（2），就可以算出预估的液限WL，为了更准确地估算WL，我们再根据预估的WL，取其整值，按本区的液塑限经验公式计算得到的塑限液限比值参考表（本文以某地区经验公式确定的比值为例，如表3所示）重新取λ值，例如：假设预估的WL＝30%，则按表3取λ＝0.62代入式（1）计算WL，如果预估的WL＝50%，则按表3取λ＝0.53代入式（1）计算WL，以重新计算的WL作为此土样的液限值，最后根据本区的液塑限经验公式计算出土的塑限值。
2.6这些计算过程可编成程序，操作起来比较方便。
3. 各种误差分析
3.1锥沉量引起的误差。
锥沉量是个测量值，只有通过多次测量才能接近真值，故在测定土的锥沉量时，要求将土充分调匀后，不少于两次放锥取样测含水率，落锥深度可控制在3～13mm，且锥沉量差值应控制在0.5mm之内，取平均值。这样由锥沉量引起的液性指数误差在0.05之内。
3.2塑限液限比值取值引起的误差。
经分析，用塑限液限比值为0.65、0.6、0.55分别预估液限值，其结果差值都小于1%。各地的土的塑限液限比值会有所差异，具体预估设定值可根据具体情况来定。
4. 本方法的结果与联合测定法结果比较
笔者做了30个试样六个点的液塑限联合测定法试验，并用这些不同点的锥沉量和含水率分别去估算土的液限，只要试验点都落在WL-WP关系曲线上或附近，其估算的液限都比较接近，估算的液限和联合测定法得到的液限差值大部分在1%以内，少数在2%以内。误差大小与操作密切相关，可采用多次装试样杯测量取样的方法，以减小误差。
5. 结论
通过以上的分析和试验，笔者认为用锥沉量估算土的液性指数和液限塑限，可以得到和联合测定法结果相近的试验值，应该能满足一般生产的要求。这种方法操作简单，结合计算机进行数据处理，很方便，能大大地提高试验效率，在有地区液塑限经验公式的地区，可以在比较分析后试用。笔者在此抛砖引玉，望得到相关专家和广大土工同行提出宝贵的意见。
［文章编号］1006-7619（2014）09-25-556