粘土压实质量与含水量无关

1）砂土的相对密度

无黏性土一般是指砂类土和碎石土，其主要影响因素是密实度。无黏性土的密实度对其工程性质具有重要的影响，密实的无黏性土具有较高的强度和较低的压缩性，是良好的建筑物地基。但松散的无黏性土，尤其是饱和的松散砂土，不仅强度低，而且水稳性较差，容易产生流砂、液化等工程事故。判定无黏性土密实度的方法，可以用孔隙比e的大小来评定。对于同一种土，当e小于某一限度时，处于密实状态。e越大，表示土中孔隙越大，则土疏松。但对于级配相差较大的不同类土，则天然孔隙比e难以有效判定密实度的相对高低，因此，对于无黏性土的评价在工程中常引入相对密实度的概念。其表达式为

式中：e——砂土的天然孔隙比；

emax——砂土在最松散状态时的孔隙比，即最大孔隙比；

emin——砂土在最紧密状态时的孔隙比，即最小孔隙比。

最大孔隙比和最小孔隙比可直接由试验测定。显然，当Dr=0时，即e=emax，表示砂土处于最疏松状态；Dr=1时，即e=emin，表示砂土处于最紧密状态。因此，根据相对密实度Dr可把砂土的密实度状态分为下列3种：

0<Dr≤0.33　　　　松散

0.33<Dr≤0.67　　 中密

0.67<Dr≤1　　　　密实

2）按标准贯入试验划分砂土密实度

在实际工程中，由于很难在地下水位以下的砂层中取到原状土样，砂土的天然孔隙比很难准确测定，这就使相对密实度的应用受到限制。因此《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）中采用标准贯入试验的锤击数N来评价砂类土的密实度，其划分标准见表2-6。

表2-6　按标准贯入试验锤击数N划分砂土密实度

注：（1）N为标准贯入试验锤击数；

（2）当用静力触探探头阻力判定砂土的密实度时，可根据当地经验确定。

3）按重型圆锥动力触探试验划分碎石土密实度

《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）中采用重型圆锥动力触探试验的锤击数N63.5来评价碎石土的密实度，其划分标准见表2-7。

表2-7　按重型圆锥动力触探试验锤击数N63.5划分碎石土的密实度

注：本表适用于平均粒径小于或等于50mm且最大粒径不超过100mm的卵石、碎石、圆砾、角砾，对于平均粒径大于50mm或最大粒径大于100mm的碎石土，可按《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）附录B鉴别。

含水量对黏性土的工程性质有着极大的影响，黏性土根据其含水率的大小可以处于不同的状态，随着黏性土含水量的增大，土成泥浆，呈黏滞流动的液体。它们在外力的作用下，可塑成任何形状而不产生裂缝，当外力移去后，仍能保持原形状不变，土的这种性质叫做可塑性。当含水量逐渐降低到某一值时，土会显示出一定的抗剪强度，并具有可塑性。这些特征与液体完全不同，它表现为塑性体的特征。当含水量继续降低时，土能承受较大的剪切应力，在外力作用下不再具有塑性体特征，而呈现具有脆性的固体特征。

1）黏性土的界限含水量

黏性土从一种状态转变为另一种状态的分界含水量称为界限含水量。同一种黏性土随其含水量的不同，而分别处于固态、半固态、可塑状态和流动状态，其界限含水量分别为缩限、塑限和液限，如图2-8所示。

图2-8　黏性土的界限含水率

黏性土由一种状态转到另一种状态的分界含水量，称为界限含水量。黏性土由可塑状态转到流动状态的界限含水量称为液限，用符号ωL表示；由半固态转到可塑状态的界限含水量称为塑限，用符号ωP表示；由固态转到半固态的界限含水量称为缩限，用符号ωS表示。界限含水量都以百分数表示，但省去“%”。

（1）液限

我国目前采用锥式液限仪来测定黏性土的液限，如图2-9所示。

图2-9　锥式液限仪

将调成浓糊状的试样装满盛土杯，刮平杯口面，将76g重圆锥体（含有平衡球，锥角30°）轻放在试样表面的中心，在自重作用下徐徐沉入试样，若经过15s圆锥进入土样深度恰好为10mm时，则该试样的含水量即为液限值。圆锥入土深度与含水量关系曲线如图2-10所示。

图2-10　圆锥入土深度与含水量关系曲线

国外也有采用碟式液限仪测定黏性土的液限。它是将浓糊状试样装入碟内，刮平表面，用切槽器在土中成槽，槽底宽2mm，如图2-11所示。然后将碟子抬高10mm，自由下落撞击在硬橡皮垫板上。连续下落25次后，若土槽合拢长度刚好为13mm，则该试样的含水量就是液限。

图2-11　碟式液限仪

（2）塑限

黏性土的塑限多用“搓条法”测定。把塑性状态的土重塑均匀后，用手掌在毛玻璃板上把土团搓成小土条，搓滚过程中，水分渐渐蒸发，若土条刚好搓至直径为3mm时产生裂缝并开始断裂，此时土条的含水量即为塑限值。由于上述方法采用人工操作，人为因素影响较大，测试成果不稳定，现在发展到用液限、塑限联合测定法。

联合测定法是采用锥式液限仪，以电磁放锥法对黏性土试样以不同的含水量进行若干次实验（一般3组），测定锥体入土深度。按测定结果在双对数纸上作出76g圆锥体的入土深度与土样含水量的关系曲线，在曲线上取入土深度为10mm的点所对应的含水量就是液限，入土深度为2mm的点所对应的含水量为塑限。

（3）缩限

黏性土的缩限，一般采用收缩皿法测定。用收缩皿或环刀盛满含水量为液限的土试样，放在室内逐渐晾干，至试样的颜色变淡时，放入烘箱中烘至恒重，测定烘干后的收缩体积和干土质量，就可求得缩限。

2）黏性土的塑性指数和液性指数

（1）塑性指数

液限与塑限之差值定义为塑性指数，习惯上略去百分号，即

IP=ωL-ωP　　　（2-16）

塑性指数表示黏性土处于可塑状态的含水量变化范围。塑性指数的大小与土中结合水的可能含量有关。从土的颗粒来说，土的颗粒愈细，则比表面积愈大，结合水含量愈高，因而塑性指数越大。从矿物成分来说，土的黏粒或亲水矿物（如蒙脱石）含量愈高，水化作用愈剧烈，因而塑性指数越大。这样，土处在可塑状态的含水量变化范围就愈大。也就是说，塑性指数能综合反映土的矿物成分和颗粒大小的影响，因此，塑性指数常作为工程上对黏性土进行分类的依据。

（2）液性指数

虽然土的天然含水量对黏性土的状态有很大影响，但对于不同的土，即使具有相同的含水量，如果它们的塑限、液限不同，则它们所处的状态也就不同。因此，还需要一个表征土的天然含水量与分界含水量之间相对关系的指标，这就是液性指数。液性指数一般用小数表示，即

由上式可见，当土的天然含水量小于塑限时，IL<0，土体处于坚硬状态；当ω>ωL时，IL>1，土体处于流动状态；当ω介于液限和塑限之间时，0<IL<1，土体处于可塑状态。因此可以利用IL来表示黏性土所处的软硬状态。IL值愈大，土质愈软；反之，土质愈硬。

《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）规定：黏性土根据液性指数可划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑及流塑5种软硬状态。其划分标准见表2-8。

表2-8　黏性土的状态

注：当用静力触探探头阻力或标准贯入锤击数判定黏性土的状态时，可根据当地经验确定。