印尼某地区黏性土含水率及液塑限相关性研究

王洪绪，裴成玉，付佳

印尼某地区黏性土含水率及液塑限相关性研究

王洪绪1，裴成玉1，付佳2

（1.中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津300222；2.锦州港股份有限公司，辽宁锦州121007）

天然含水率、液塑限是黏性土的常规物理性指标，是土类定名、分层、提供承载力的重要依据。通过对印尼某地区979个黏性土土样的含水率、液塑限数据进行线性回归分析，表明该地区黏性土在105℃和68℃温度下的含水率、液塑限存在良好的线性相关关系，可为当地以后的工程提供参考。

含水率；液塑限；回归分析；相关关系

0 引言

印尼地处东南亚，属热带雨林气候，土中含有少量的有机质和亲水性矿物。特殊的气候和地理环境造成了土的物理性指标的特殊性，使得天然含水率、孔隙比、液塑限等指标与我国国内相比，具有很大差异性。通过对979个土样的试验数据分析表明，天然含水率最大值为155.2%，平均值为58.6%，液限最大值为121.7%，平均值为66.1%，塑限最大值为69.2%，平均值为35.2%。比国内黏性土指标普遍偏高。造成差异的主要原因是土中含有机质土所吸附的结合水以及其它亲水性或易挥发的化学物质。由于土中含有有机质，依据GB/T 50123—1999《土工试验方法标准》，含水率需要进行65~70℃（含有机质超过干土质量5%的土）和105~110℃的比对试验，以便确定含水率试验的烘烤温度[1-3]。

1 地层特征简介

该地区的黏性土层，按成因大致可分为第Ⅰ海相沉积层、第Ⅱ海相沉积层和海陆交互相沉积层。其基本特征如下：

第Ⅰ海相沉积层：主要表现为淤泥和淤泥质粉质黏土，灰黑色、褐灰色、灰色，软塑状，中塑~高塑性，土质不均匀，含有机质与碎贝壳，混粉土团与砂团。该层分布广泛，层厚稳定连续。

第Ⅱ海相沉积层：主要表现为黏土，灰色、深灰色、青灰色，可塑~硬塑状，高塑性，土质不均匀，含有机质，夹粉土团与碎贝壳，局部混较多砂粒。该层分布广泛，层厚稳定连续。

海陆交互相沉积层：主要表现为黏土和粉质黏土，深灰色、黑灰色、黄灰色、青灰色、蓝灰色，硬塑状，中塑~高塑性，土质不均匀，含有机质，夹砂斑与砂薄层。该层分布广泛，层厚稳定连续。

总体来说，该地区覆盖的黏性土层具有较强的规律性。

2 物理性试验比对分析

依据《土工试验方法标准》的规定，含水率采用烘烤法测定，采用的仪器设备主要为电热烘箱和天平。主要技术参数为电热烘箱：控制温度65~70℃和105~110℃；天平：量程200 g，最小分度值0.01 g。液限采用TYS-3电脑土壤液塑限联合测定仪测定，主要技术参数：1）圆锥仪总重76 g±0.2 g。2）圆锥角度30°±0.2°。3）测读入土深度0~22 mm。4）测读精度0.01 mm。5）测量时间5 s。6）电磁吸力＞100 g。7）电源220 V±10%。试验方法为采用76 g锥，当锥体下沉5 s，圆锥刚好达到10 mm时的含水率即为液限。塑限采用搓条法，即土条在毛玻璃板上滚搓到3 mm时，出现裂纹，并自动断裂作为标准[1]。

2.1105 ℃物理性指标液塑限的关系分析

本研究共采集979件土样进行了土的天然含水率和液塑限测定，试验温度分别采用105℃和68℃，并分别进行数理统计。其中液塑限剔除了153件混合土及有机质土，105℃土的物理性统计结果见表1。从表1可以看出：含水率、液塑限、塑性指数的标准差较大，重度和孔隙比的试验标准差较小。含水率的标准值为59.5%，湿重度的标准值为15.74 kN/m3，孔隙比的标准值为1.81，液限的标准值为69.9%，塑限的标准值为35.9%，塑性指数的标准值为34.1。

表1105 ℃土的物理性指标统计表Table 1The physical indexes of cohesive soil at 105℃

通过对试验数据的分析整理，发现其液限数据和塑限数据之间有着比较密切的相关关系，同时两个指标的数据均是通过室内试验直接获得。液限采用76 g圆锥仪法测定，塑限采用滚搓法测定。液限数据和塑限数据间关系公式建立过程如下：首先，以液限为横坐标轴，塑限为纵坐标轴，建立二维平面坐标系；而后将每个土样按其液限数据和塑限数据，分别投射到这个以液限为横轴、塑限为纵轴的平面坐标系中，如此就得到826个土样的液限塑限关系散点图模型，如图1所示；最后，在此液塑限关系散点图模型上，运用最小二乘法，归纳推导出液限和塑限之间的关系公式：WP=0.321WL+13.393。从图1可以看出：随着液限的增大，塑限也逐渐增大。液限的数据集中在30%~100%之间，塑限的数据集中在20%~50%之间。相关系数R2为0.856 1，相关性较好。

图1105 ℃时的液塑限关系曲线Fig.1The relation curve of liquid limit and plastic limit at105℃

2.2105 ℃和68℃界限含水率的关系分析

选取部分试样在不同温度下（105℃和68℃）进行天然含水率和液塑限试验，对试验结果整理后如表2所示。可看出，105℃和68℃含水率比较接近，105℃和68℃液塑限亦比较接近。运用关系散点图模型，对含水率、液限和塑限在105℃和68℃烘烤下的相关性进行研究，结果如图2~图4所示。在此关系散点图模型上，运用最小二乘法，归纳推导出含水率、液限和塑限在105℃和68℃烘烤下的关系式分别为：W68℃=0.892 4W105℃+ 2.535 6、WL68℃=0.874 7 WL105℃+3.252 2和WP68℃= 0.915 4WP105℃+0.436 9，式中：W为含水率；WP为塑限值；WL为液限值。由图2~图4可以看出，105℃天然含水率、液限、塑限和68℃的同一指标对应值相关密切，线性关系明显，相关系数均在0.98以上。可为不同烘烤温度下的各物理性指标间的转换提供经验公式。

表2105 ℃与68℃天然土的物理性指标统计表Table 2The physical indexes of natural soil at 105℃and 68℃%

图2105 ℃和68℃天然含水率关系曲线Fig.2The relation curve of natural moisture content at 105℃and 68℃

图3105 ℃和68℃液限关系曲线Fig.3The relation curve of liquid limit at 105℃and 68℃

图4105 ℃和68℃塑限关系曲线Fig.4The relationcurveofplasticlimitat105℃and 68℃

2.3105 ℃天然土的液限与烘烤后浸泡24 h后液限的关系分析

选取代表性的土样150组，先进行105℃天然土液限试验，然后将试样在105℃烘烤称量后，用水浸泡24 h，使其充分地排气饱和。采用散点图和最小二乘法，对浸泡后液限与天然土液限的相关性进行研究，结果如图5所示。由图5可以看出，随着天然土液限的增大，烘烤浸泡24 h后的液限也逐渐增大，两者具有一定的规律性，但是局部集中现象比较明显，线性关系较差，相关系数R2为0.529 3，说明有机质对液限影响较大。将105℃天然土液限与烘烤浸泡24 h液限的差值与烘烤后浸泡24 h液限和天然土液限的比值进行相关性分析，如图6所示，二者的线性关系明显增强，相关系数达到0.96以上。

图5105 ℃天然土液限与烘烤后浸泡24 h液限关系曲线Fig.5The relation curve of natural liquid limit at 105℃and the liquid limit soaked for 24 h

图6105 ℃液限和烘烤后浸泡24 h液限的差值与烘烤后液限和天然土液限比值关系曲线Fig.6The relation curve of difference and ratio about natural liquid limit at 105℃and the liquid limit soaked for 24 h

3 结语

1）试验地区土样105℃的液塑限相关性明显，经验公式为WP=0.321WL+13.393，可为本地区的液塑限提供借鉴。

2）试验地区土样105℃和68℃天然含水率具有很强的相关性，经验公式为W68℃=0.8924W105℃+ 2.535 6，可为有机质土的含水率提供经验值。

3）试验地区土样105℃和68℃液限相关性好，经验公式为WL68℃=0.874 7WL105℃+3.252 2，可为有机质土的液限提供经验值。

4）试验地区土样105℃和68℃塑限相关性好，经验公式为WP68℃=0.915 4WP105℃+0.436 9，可为有机质土的塑限提供经验值。

5）试验地区土样105℃天然土液限与烘烤浸泡24 h后液限相关性稍差；105℃液限和烘烤后浸泡24 h液限的差值与烘烤后液限和天然土液限比值的相关性较好，相关系数R2为0.934 5。

6）含水率、液塑限的上述结论是通过部分土的试验结果初步得到的，还需要收集更多的数据进行深入研究。

[1]GB/T 50123—1999，土工试验方法标准[S]. GB/T 50123—1999,Standard for soil test method[S].

[2]SL 237—1999，土工试验规程[S]. SL 237—1999,Specification of soil test[S].

[3]工程地质手册编委会.工程地质手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2007. Editorial Committee of Engineering Geology Manual.Engineering geology manual[M].Beijing:China Architecture&Building Press, 2007.

[4]李刚.有机质对软土流变性质的影响及其在工程中的应用[J].科学之友，2011（10）：142-143. LI Gang.The organic matter′s impact on rheological properties of soft soil and its application in engineering[J].Friend of Science Amateurs,2011(10):142-143.

[5]戚玉红，赵居代，杨鸿钧.珠海港高栏港区粘性土液限与塑限相关性的研究[J].港工技术，2014，51（3）：79-81. QI Yu-hong,ZHAO Ju-dai,YANG Hong-jun.Research on correlation between liquid limit and plastic limit of clayey soil at Zhuhai Port Gaolan Harbor[J].Port Engineering Technology,2014,51(3): 79-81.

[6]戚玉红，赵居代，杨鸿钧.黄骅港煤炭港区粘性土液限与塑限相关性研究[J].港工技术，2015，52（5）：112-116. QI Yu-hong,ZHAO Ju-dai,YANG Hong-jun.Correlation analysis of liquid limit and plastic limit of clayey soil samples collected from Huanghua Port Coal Harbor[J].Port Engineering Technology,2015, 52(5):112-116.

Correlation on moisture content and liquid-plastic limit of cohesive soil in a certain region of Indonesia

WANG Hong-xu1,PEI Cheng-yu1,FU Jia2
（1.CCCCFirst Harbor Consultants Co.,Ltd.,Tianjin 300222,China;2.JinzhouPort Co.,Ltd.,Jinzhou,Liaoning 121007,China）

The natural moisture content,liquid-plastic limit are conventional physical indexes of cohesive soil,and they are the important basis for naming,layering and providing bearing capacity.Based on 979 soil samples of cohesive soil in a certain region of Indonesia,we carried linear regression analysis on their moisture content,liquid-plastic limit.The results show that there is a good linear correlation on the moisture content and the liquid-plastic limit of the cohesive soil at 105℃and 68℃, which can provide a reference for the future projects.

moisture content;liquid-plastic limit;regression analysis;correlation

U652.2

A

2095-7874（2017）08-0053-04

10.7640/zggwjs201708012

2017-03-23

2017-05-22

王洪绪（1971—），男，辽宁大连人，高级工程师，主要从事岩土试验检测、资料审定工作。E-mail：674649850@qq.com