浅析土的塑性指数

肖跃 王役民

摘要：土分类依据的一个主要特征是土的塑性指标（液限Wl、塑限Wp、塑性指数Ip），不同类型土的塑性指数和粒径组成对土进行分类时不尽相同，塑性指数Ip在工程中具有非常重要的意义，在一定程度上综合反映了影響粘性土特征的各种重要因素，故此在做塑性试验时应把握准确，提高它的精确度，以满足工程上的需要。

关键词：塑性塑性指数影响

Abstract: soil classification based on one of the main features of soil is the plasticity index (liquid limit Wl, plastic limit Wp, plastic index Ip), different types of soil plasticity index and particle size of soils in classification of endless and same, plastic index Ip in engineering has important significance in a certain extent, which reflects the comprehensive influence the cohesive soil characteristics of various important factors, so do the plastic tests in should seize the accurate, improve its accuracy, to meet the needs of the project.

Keywords: plastic plasticity index effects

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

1. 土的分类

土的分类主要依据土的颗粒组成、塑性指标和有机质组成的特性来划分，细粒土根据塑性图分类。细粒土随含水量的不同分为4种状态：固态、半固态、可塑状态及流动状态。

2. 塑性和塑性指数（plasticity index）

塑性的基本特征：

（1）物体在外力作用下，可被塑成任何形态，而整体性不破坏；即不产生裂隙。

（2）外力除去后，物体能保持变形后的形态，而不恢复原状。

有的物体是在一定的温度条件下具有塑性；有的物体在一定的压力条件下具有塑性；而粘性土则是在一定的湿度条件下具有塑性。粘性土具有塑性，砂土没有塑性，故粘性土又称塑性土，砂土称非塑性土。

在岩土工程中常用二个界限含水量（又称Atterberg界限，瑞典土壤学家，1911年）表示粘性土的塑性。

（1）、塑性下限或称塑限：是半固态和塑态的界限含水量，它是使土颗粒相对位移而土体整体性不破坏的最低含水量。

（2）、塑性上限或称液限：即塑态与流态的界限含水量，也即是强结合水加弱结合水的含量。

二个界限含水量的差值为塑性指数(plasticity index)，即：Ip=Wl－Wp 。Ip表示粘性土具有可塑性的含水量变化范围，以百分数表示。塑性指数数值愈大，土的塑性愈强，土中粘粒含量越多。

显然，塑性指数愈大，土处于可塑状态的含水量范围也愈大。塑性指数的大小与土中结合水的可能含量有关，土中结合水的含量与土的颗粒组成、矿物组成以及土中水的离子成分和浓度等因素有关。由于塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘性土特征的各种重要因素，因此，在工程上常按塑性指数对粘性土进行分类。

3.影响粘性土可塑性的因素

粘性土塑性大小决定于土的成分及孔隙水溶液的性质。土的成分包括粒度成分、矿物成分及交换阳离子成分；孔隙水溶液的性质是指化学成分及浓度。

3.1、矿物成分

（1）土的矿物成分不同，其晶格构造各异，对水的结合程度不一样；例如：蒙脱石具

有较大的可塑性。

（2）矿物成分决定着颗粒的形状与分散程度。只有片状结构的矿物破坏后才表现出可

塑性。例如：黑云母，绿泥石，高岭石等。

（3）矿物成分还影响着土的分散程度；

3.2、有机质含量对土的可塑性有明显的影响

表层土含有机质较多，因有机质的分散度较高，颗粒很细，比表面积大，当有机质含量高时，无论液限值或塑限值均较高。

3.3、土中的可溶盐类溶于水后，改变了水溶液的离子成分和浓度，从而影响扩散层厚度的变化，导致土的可塑性的增强或减弱。

3.4、粒度成分对粘性土可塑性的影响

主要取决于土中粘粒含量的多少；粘粒含量愈多，分散程度愈高，具有较大的可塑性。

3.5、孔隙溶液的化学成分，浓度和PH值对可塑性的影响，是通过ζ电位、扩散层的厚度的影响表现出来的。一般来说：或ζ大，大粘性性的可塑性增强。当PH=PHie，粘性土基本上不表现塑性。

4. 塑性指数Ip对地基土力学性指标的影响

从力学性能指标的变化看，塑性指数对土的压缩系数av、压缩模量Es、粘聚力和内摩擦角都有影响，塑性指数＜10的粉土和10左右的砂性较大的土，其力学性指标较强，压缩变形较小，变形模量较大，粘聚力较小，内摩擦角较大。对于塑性指数较大的粘性土来说各项指标与塑性指数＜10的粉土有明显的差异，力学性指标偏差，换算出的地基承载力则偏低。在含水量相同的情况下，参考液性指数对应指标，塑性指数（Ip）与粘聚力（C）、内摩擦角（）具有一定的线性关系。参考实际试验工作中的具体数据，列出下表。

参考文献：1. 《土工试验方法标准》 GB/T 50123-1999

2. 《岩土工程勘察规范》 GB 50021-2001（2009年版）

3. 《岩土工程手册》编写委员会 北京：中国建筑工业出版社

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。