| 光電式塑限聯(lián)合測定儀的界限含水率試驗主要內(nèi)容是測試細(xì)粒土的液限含水率（ωL）和塑限含水率（ωP），簡稱液限和塑限，由此獲得塑性指數(shù)Ip=ωL－ωP、液性指數(shù)Il=（ω－ωP）/IP，由ωL和IP利用塑性圖上對土進行分類和利用IL判斷天然土所處的狀態(tài)，其次是測試土的縮限ωS。本章僅介紹液限和塑限的試驗方法。 粘性土隨著含水率的變化，其物理狀態(tài)和力學(xué)性質(zhì)也發(fā)生明顯的變化。如圖5-1所示。土體在不同含水率下可能處于如下不同的狀態(tài)：1、液態(tài)：土體重塑后，在自重作用下不能保持其形狀，發(fā)生類似于液體的流動現(xiàn)象。同乎沒有強度； 2、可塑態(tài)：土體重塑后，在自重作用下，能保持其形狀。在外力作用下，將發(fā)生持續(xù)的塑性變形而不產(chǎn)生斷裂，外力消失后，即保持外力消失前那一時刻的形狀不變。有一定的抗剪強度； 3、半固態(tài)：在較小的外力作用下，產(chǎn)生彈性變形為主的變形，當(dāng)外力超過一定值后，土體發(fā)生斷裂。土體體積隨含水率減小而減??；4、固態(tài)：變形性質(zhì)類似于半固態(tài)，但其體積趨于穩(wěn)定，不隨含水率變化而變化。 光電液塑限聯(lián)合測定我們把液態(tài)與可塑態(tài)分界處的含水率叫液限含水率（簡稱液限，記作ωi），可塑態(tài)與半固態(tài)分界處的含水率叫塑限含水率（簡稱塑限，記作ωP），半固態(tài)與固態(tài)分界處的含水率叫縮限含水率（簡稱縮限ωS）。實際上，土體不同狀態(tài)之間的過渡是漸變的，為了使用上的方便，將給定的試驗方法得到的含水率稱作界限含水率。本章介紹中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-1999）中規(guī)定的液限和塑限試驗方法。 光電式塑限聯(lián)合測定儀主要技術(shù)參數(shù)
圓錐儀總量：76克±0.2克和100克±0.2克
圓錐角度：30°±0.2°
測讀入土深度：0～22mm
測讀精度：0.1mm，估讀0.05mm
圓錐磨損檢測：0.3mm
圓錐下落至讀數(shù)顯示時間：5秒
電磁吸力：>100克 光電液塑限聯(lián)合測定儀 試驗原理和試驗方法 一、液限試驗原理和方法 重塑土處于液態(tài)時，在自重作用下發(fā)生流動，而處于可塑態(tài)時，必須施加外力作用才發(fā)生變形。由此我們知道，在兩種態(tài)的分界處，土從不能承受外力向能承受一定外力過渡。試驗時，給予試樣一個小的外力作用，在一定的時間內(nèi)，變形量達(dá)到規(guī)定值時的含水率叫做液限含水率。規(guī)范中給出了兩種液限試驗方法：錐式液限儀法和喋式液限儀法。并以前者為標(biāo)準(zhǔn)方法。 1、錐式液限儀法：錐式液限儀法用圓角為30°，質(zhì)量為76g的不銹鋼圓錐，在重力作用下，5秒鐘內(nèi)刺入深度為17mm時對應(yīng)的試樣含水率為液限含水率。我國規(guī)范規(guī)定的錐式液限儀質(zhì)量為100g，5秒鐘內(nèi)刺入深度為20mm時對應(yīng)的試樣含水率為液限含水率；2、喋式液限儀法：喋式液限儀法是在規(guī)定的試樣喋中盛土，在土中以特制開槽器開一寬2mm的槽，以一定的能量（落高10mm）讓土樣喋與硬橡膠基座碰撞，這一過程中，土向槽內(nèi)流動，當(dāng)槽兩側(cè)土靠攏長度為13mm，撞擊次數(shù)為25次，對應(yīng)的試樣含水率定義為液限含水率。 光電液塑限聯(lián)合測定儀塑限試驗原理和方法 塑限試驗利用土體處于可塑態(tài)時，在外力作用下產(chǎn)生任意變形而不發(fā)生斷裂；土體處于半固態(tài)時，當(dāng)變形達(dá)到一定值（或受力較大）時發(fā)生斷裂的特點。試驗時給予一定外力，使試樣變形達(dá)到規(guī)定值剛好出現(xiàn)裂縫時所對應(yīng)的含水率作為限含水率。國標(biāo)中據(jù)此給出了兩種試驗方法：搓滾法和液、塑限聯(lián)合測定儀法， 并 且以后者為標(biāo)準(zhǔn)。1、搓滾法塑限試驗：用手掌在手玻璃板上搓土條，當(dāng)土條直徑剛好在3mm時出現(xiàn)裂縫，對應(yīng)的含水率叫塑限含水率，這種方法是國內(nèi)外大多土工試驗方法所采用的方法； 2、液、塑限聯(lián)合測定儀法：采用與錐式液限儀相同的儀器，通過與搓條法對比，得到76g圓錐在5秒鐘內(nèi)錐尖入土深度為2mm時對應(yīng)的含水率與搓條法得到的塑限接近，因此，定義76g圓錐儀在5秒鐘內(nèi)錐尖入土深度為2mm時對應(yīng)的含水率為塑限含水率。 為了減少錐式液限儀在試驗過程中人為因素的影響，提高試驗精度，我國設(shè)計出了液、塑限聯(lián)合測定儀，并規(guī)定以此儀器為準(zhǔn)，將76g圓錐在5秒鐘內(nèi)入土深度為2mm時對應(yīng)的含水率為塑限。規(guī)范給出了100g圓錐聯(lián)合測定儀法的液限含水率ωL與塑限入土深度hP經(jīng)驗關(guān)系式，由此關(guān)系式據(jù)ωL查hp，然后由圓錐入土深度與含水率的關(guān)系圖查出塑限ωP。 光電液塑限聯(lián)合測定儀 儀器構(gòu)造和試驗步驟 一、試驗儀器 液限、塑限試驗的試驗儀器主要包括： 1、錐式液限儀：見圖5-2所示； 2、喋式液限儀：見圖5-3所示； 3、光電式液限、塑限聯(lián)合測定儀：見圖5-4所示； 4、其它設(shè)備：毛玻璃板，調(diào)土刀，0.5mm孔徑分析篩，凡士林，純水，含水率試驗全部設(shè)備等。 二、光電液塑限聯(lián)合測定儀光電式液限、塑限聯(lián)合測定儀的構(gòu)造 光電式液限、塑限聯(lián)合測定儀，見圖5-4。主要組成部分包括： 1、圓錐儀：包括錐體、微分尺、平衡裝置部分，部質(zhì)量76g±0.2g（公路標(biāo)準(zhǔn)100g±0.2g）。錐角30°±0.2°，錐尖磨損量不超過0.3mm。微分尺刻線距離0.1mm，其頂端為磨平鐵質(zhì)材料，能被磁鐵平穩(wěn)吸?。蛔孕醒邪l(fā)的新一代采用光學(xué)投影，2、電磁鐵部分：磁鐵吸引力76g錐大于1N，100g錐大于1.5N； 3、光學(xué)投影部分：包括光源、濾光鏡、物鏡、反射鏡及讀數(shù)屏幕，放大10倍； 4、升降座：使試樣杯在一定范圍內(nèi)能垂直升降； 5、時間控制：落錐后延時5秒的顯示或提示裝置。 三、光電液塑限聯(lián)合測定儀喋式液限儀的構(gòu)造 喋式液限儀，見圖5-3所示，主要組成部分包括： 1、劃刀；刀口寬2mm，刀高10mm，刀側(cè)面夾角60°，刀口圓弧半徑22mm；2、土喋：黃銅制成，喋盤對應(yīng)的圓球半徑54mm，喋深度27mm，喋中填土最厚處10mm，喋底至底座間落間落高10mm； 3、支架：將土喋鉸支于底座上； 4、底座：為一長方體硬橡膠塊，硬度和彈性模量值有嚴(yán)格規(guī)定； 5、其它部分：搖柄是搖動時使土喋上升后自由落下；蝸輪是配合手柄完成上升土喋功能；調(diào)整板是調(diào)整土喋落高。 四、液限、塑限聯(lián)合測定儀法試驗步驟 1、制備試樣：可采用天然含水率土樣或風(fēng)干土樣制備。采用天然土樣時，剔除大于0.5mm土粒，取代表性土樣約600g，拌和均勻后分成3份，制成不同含水率的土膏，使它們的圓錐入土深度分別在4~6mm、9~11mm和16~19mm，靜置一段時間即可；對風(fēng)干土樣，過0.5mm篩，取篩下土約400g分成三份后，分別加水制成3種不同含水率的試樣，3種土膏的圓錐入土深度與天然含水率土樣制成的土膏相同，拌和均勻后密封于保濕缸中靜置24小時；2、將試樣用調(diào)土刀調(diào)勻，密實地填入試杯中，土中不能含土封閉氣泡，將高出試樣杯的余土用調(diào)土刀括平，隨即將試樣放于儀器底座上； 3、取圓錐儀，在錐尖涂以極薄凡士林，接通電源，使磁鐵吸穩(wěn)圓錐儀； 4、調(diào)節(jié)屏幕基線，使初始讀數(shù)于零刻線處。調(diào)節(jié)升降底。使圓錐尖剛好接觸土面，放開圓錐儀，圓錐儀在自重作用下插入土中，經(jīng)過5秒鐘后測讀圓錐儀下沉深度； 5、重復(fù)步驟2、3、4，進行另外兩個試樣的圓錐入土深度h和對應(yīng)含水率ω的測試；6、在h-ω圖上將三點h和對應(yīng)的液限ωL17、10mm液限ωL10和2mm對應(yīng)的塑限ωP（公路規(guī)范100g圓錐低度液限對應(yīng)的入土深度為20mm，由液限查圖5-5得到塑限對應(yīng)的入土深度hp，然后由hp查圖5-6得到塑限ωp）。 |
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