塑性指数 黏土

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浅论土的塑性指数Ip对粘土各项指标的影响
土的塑性指数IP,是表述土的粘性与可塑性的重要指标,它的数值等于液限与塑限的差值,即Ip=WL一 Wp。

土的塑性界限也称为稠度界限,是土从流动状态变为可塑状态的界限含水量,称为液限。

是从可塑状态变为半固体状态的界限含水量,称为塑限。

它们的差值正好是粘性土处于可塑状态的上下限距,所以塑性指数IP表示了粘性土处在可塑状态的含水量变化的范围。

塑性指数愈大,土处于可塑状态的含水量范围也愈大,换句话说,塑性指数的大小与土中结合水的可能含量有关,也就是与土的颗粒组成,土粒矿物成分以及土中水的离子成分和浓度等因素有关。

因此,塑性指数在工程上对地基土的工程性质有很大的影响,下面从几个方面来加以说明。

1 塑性指数IP对地基土物理、化学性质的影响
由于粘性土的粘粒部分含有粘土矿物颗粒和有机质,所以土中粘粒含量越高,土的可塑性就越大,即IP越大。

此外,也与粘土矿物的亲水性和粘粒含量有关,粘粒部分矿物成分不同,其也就不同。

根据活动性指数Ac的大小,可以划分为低活动性粘土(Ac<0.75),中等活动性粘土(Ac=0.75~1.25)和高活动性粘土(Ac>1.25)。

通常,在工程上,塑性大的土,它的干缩和湿胀性也大,如钠蒙脱土,其塑性指数Ip=656,研究表明,它的吸水率高达700%左右。

塑性指数还能反映土中水的离子成分和浓度,当水中高价阳离子的浓度增加时,土粒表面吸附的反离子层的厚度变薄,土容易产生凝聚。

可见塑性指数IP是一个能综合反映土的颗粒组成,矿物成分以及土中水的离子成分和浓度的指标,反映在工程上,体现为土的塑性高低,干缩与湿胀性的大小。

2 塑性指数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Ip对土的压缩系数o,压缩模量E ,土的粘聚力C和摩擦角都有影响。

塑性指数 Ip<1O的粉土和 Ip在1 0左右的砂性较大的土,其力学性指标较强,也就是压缩变形较小,而变形模量较大,粘聚力较小,内摩擦角较大。

而对于塑性指数较大的粘性土来说,其各项指标与 Ip<1O 的土有明显的差异,力学性指标偏差,所换算出的地基承载力偏低。

当然土的力学性指标与试验方法,土的天然含水量、天然密度等指标有着密切的关系。

3 IP对地基土其他方面的影响
3.1 液化问题
我们知道不同塑性的土,它的静强度与动强度的比值不同。

低塑性土在振动条件下,动强度比静强度要低得多,抗振性能差。

有试验证明,产生液化的土,Ip一般小于10,常在7左右,因此,除了大家熟知的饱和的粉、细砂容易产生液化外,对于 Ip<10,粘粒含量低于1O%~15%,平均粘径d50小于2 mm 的粉土,也常会产生液化,这从我们平时所做的颗粒分析试验中也能得到证实。

3.2 可夯实性问题
根据试验数据统计, Ip<10的砂性土是难以压实的,这是因为 Ip<1O的土,粘粒含量较小,颗粒极配较差,土粒之间的内聚力较小,所以不易压实。

塑性指数较大的粘土与粉质粘土,粘性较大,压实也较困难。

土粒极配较好的混粒土,也就是Ip在1 0~1 2之间的土。

由于它有足够的细颗粒去填充粗颗粒的孔隙,所以较容易压实,也能得到较高的干密度。

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