本发明涉及岩土工程,特别是一种实现黏粒含量评估的土壤分类方法。
背景技术:
1、中国的海底和陆地上众多土体经常承受着诸如台风、海浪、地震、交通振动以及降雨等静动力荷载的影响。这些土体很大一部分是由砂粒、粉粒和黏粒组成的具有中间特性的土壤(例如:黏质粉土,粉质黏土,粉质砂土等),但目前中国的细粒土分类图并不能对中间土壤进行分类。moreno-maroto and alonso-azcárate提供了一种对中间土壤进行分类的方案,如图1中所示。该方法依据土壤塑性进行归类能够准确区别中间土壤。由于该分类方法需要测定土壤液塑限,而塑限测定方法误差较大,导致分类图不够准确。而且中间土壤组成复杂,难以表征其物理性质。通过土壤组成提供一种评价方案,有助于对其物理性质进行分析。因此,亟需一种能评估中间土壤物理性质的土壤分类方法。
技术实现思路
1、为了解决上述问题,可以采用流动指数与黏粒含量对该分类图进行拓展。流动指数(fi)是落锥试验中的一种物理指标,它代表了土壤含水率和落锥深度半对数坐标下拟合得到的直线斜率。该指数可用于代替土壤的塑性指数以避免塑限测量。同时,研究表明黏粒含量( cf)的改变对于土壤的物理性质(土壤的缩限,液化能力,孔隙率,地震波速等)十分重要,这是由黏土矿物的压缩性、土壤结构决定的。黏粒含量作为土壤的一种重要组成部分,根据其对土壤进一步分类,是评估中间土壤的物理特性趋势的一种合理方法。
2、本发明的目的是提供一种可实现黏粒含量评估的土壤分类方法,不仅能有效区分出中间土壤,还能对其黏粒含量范围做出评估。
3、本发明为实现上述目的,通过以下技术方案实现:
4、moreno-maroto and alonso-azcárate土壤分类图如图1中所示,其使用土壤的塑性指数( ip)与液限( wl)进行分类。
5、一种实现黏粒含量评估的土壤分类方法,包括以下步骤:
6、(1)取样,取具有代表性的土样数量,通过测量土样的塑性指数 ip与液限 wl,以含水量50%作为高液限和低液限土的区分标准。土壤类型主要由c线和m线确定:
7、 (1)
8、 (2)
9、两条通过原点的斜直线将图分成了三部分:c线以上为低塑限黏土(cl)、高塑限黏土(ch)。m线以下为低塑限粉土(ml)、高塑限粉土(mh),c线与m线之间为具有中间特性的土壤(cl-ml和ch-mh),主要为:粉质黏土、黏质粉土和黏质砂土。
10、(2)使用落锥法在含水量-落锥深度半对数坐标下得到的数据拟合,可以得到一条直线,其斜率定义为流动指数。流动指数与塑性指数存在如下关系:
11、 (3)
12、使用公式(3)对公式(1)(2)中的塑性指数替换,可以得到:
13、 (4)
14、 (5)
15、该公式即为改进后的流动指数为指标的c线与m线。
16、(3)同时,通过测量黏粒含量、塑性指数与液限,得到黏粒含量与塑性指数、液限之间存在联系:
17、 (6)
18、(4)该公式也利用公式(3)进行替换,得到如下流动指数与黏粒含量、液限的公式:
19、 (7)
20、(5)对公式(7)中的黏粒含量( cf)取值:20%、40%、60%、80%,得到以下黏粒含量边界线:
21、 (8)
22、 (9)
23、 (10)
24、 (11)
25、黏粒含量的取值随实际需求而改变,以满足更细致的划分。
26、(6)将公式(4)、(5)、(8)、(9)、(10)、(11)绘制与液限-流动指数坐标图中,拓展后的分类图如图2中所示。
27、该发明的优点在于:
28、本发明与传统的中国细粒土土壤分类标准相比,增加了分类中间土壤的功能。
29、本发明使用流动指数代替塑性指数,省去了塑限测定的步骤,分类更加精确。
30、本发明增加了黏粒含量评估范围,而且可以改变黏粒含量边界线的数值实现更加精细地划分。在实现土壤分类功能的前提下,对于中间土壤的物理性质判别有很大帮助。
1.一种实现黏粒含量评估的土壤分类方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种实现黏粒含量评估的土壤分类方法,其特征在于,流动指数的获得方法为:使用30°、80 g锥体接触土面,其自由落体下坠5s后,记录不同含水量土壤与落锥深度数据,将该数据在半对数坐标下进行拟合得到直线斜率,即流动指数。
3.根据权利要求1所述的一种实现黏粒含量评估的土壤分类方法,其特征在于,步骤(5)中cf取值为0-100%之间的任意值。
4.根据权利要求1所述的一种实现黏粒含量评估的土壤分类方法,其特征在于,液限-流动指数坐标图中:c线以上分类为黏土,cl区域为低液限黏土,ch区域为高液限黏土;位于m线以下分类为粉土,ml区域为低液限粉土,mh区域为高液限粉土;位于两线之间,cl-ml区域为低液限中间土壤,ch-mh区域为高液限中间土壤。