东明县第四系表层细粒土分类特征

东明县第四系表层细粒土分类特征

刘冲1，李玉康1，马明泊1，张仁峰1

（1.山东农业大学勘察设计研究院，山东泰安 271000）

摘要

对东明县第四系表层细粒土进行了塑性指数、塑性图及三角坐标分类，总结了分类特征。结果表明，塑性指数分类中塑性指数介于7~17之间的试验样品占比最高，不大于7的占比次之，大于17的占比最低。塑性图分类中低液限粘土占比最高，粘土粉土过渡岩性占比次之，低液限粉土占比最低。三角坐标分类中重粉质砂壤土占比最高，轻粉质砂壤土占比较高，轻粉质壤土和轻砂壤土占比次之，中砂壤土和粉土占比最低。三种分类方法试验样品分布表现出类似的规律，表明三者具有一定的对应关系。这对于以不同分类方法为前提的资料的对比应用具有一定的借鉴意义。

关键词

塑性指数法 塑性图法 三角坐标法 分类 特征

正文

1.引言

在我国，作为不同行业必需的地基土及填筑土料，因行业需求不同，其定名基本原则、基本方法及分类指标不尽相同[1-9]。

到目前为止，水利行业细粒土分类方法主要有三种，分别为塑性指数法、塑性图法和三角坐标法[1-9]。不同规范对三种方法的应用存在一定差异，建立行业统一的分类标准尤为重要[1-2]。部分工程技术人员结合实际工程建设对细粒土分类进行了有益的探索。王卉[3]通过对同一土样粘粒含量与塑性指数之间的统计分析，认为细粒土的分类定名、塑性指数及粘粒含量之间存在某种对应关系；张一等[4]、卢永生等[5]分析了实际工程勘察试验资料，认为细粒土三角坐标法和塑性指数法具有一定的对应关系；韩明乾等[6]对比分析了三角坐标法和塑性指数法，提出了“补充塑性图分类法”；穆娜[7]通过对一般土分类与定名方法的对比，认为用塑性图法进行细粒土分类更有优势。

前人分析表明，塑性指数法、塑性图法和三角坐标法都有其优缺点[1-7]。塑性指数法能反映细粒土的塑性，但无法反映塑性指数相同，液限和塑限双高或双低的情况。塑性图法综合考虑了塑性指数和液限，但是无法很好地反映对水利工程抗震、抗渗计算极为敏感的砂壤土。三角坐标法考虑了细粒土的粒径组成，但无法辨别颗粒组成相近情况下细粒土的塑性。文中以东明县第四系表层细粒土为例，分别采用以上三种方法对该区细粒土进行了分类，总结其分类特征。该分类特征对于以不同分类方法为前提的资料的对比应用具有一定的借鉴意义。

2.研究区概况

2.1区域地质概况

东明县处鲁西隆起区、太行隆起区和秦岭隆起带三大构造体系的交汇处。其西部和北部为东明凹陷，南部为兰考凸起。东明凹陷是东明县分布范围最广的构造单元，约占全县地质构造的80%。区域内主要发育三条大断裂，西部为兰考~聊城断裂带，中南部为菏泽断裂的西延，南部为东明断裂。

2.2区域地形地貌

东明县地处黄淮平原，属黄河冲积平原。东明县境内地势西高东低、南高北低，由西南向东北方向倾斜。地表高程变化较小，黄河滩区高程为57.86~68.00m，黄河大堤以东、以南的海拔高程为54.00~65.00m。地面起伏不大，无明显岗洼，坡降1/3000~1/5000。受黄河冲积影响，东明县内全部为第四系覆盖。

3.采样与试验

文中细粒土试样采集于地表以下30m的范围内，区域上来源于东明县黄河沿线的菜园集镇、沙窝镇、长兴集镇的部分河流、干渠及分干渠等，总计77个。试验执行《土工试验方法标准》（GBT 50123-2019）相关规定。液塑限采用液塑限联合测定法；圆锥仪质量为76g，锥角为30°；液限为锥尖下沉深度17mm对应的含水率，塑限为锥尖下沉深度2mm对应的含水率。颗粒分析采用密度计法，密度计类型选用甲种；分散剂采用浓度4%六偏磷酸钠，6%双氧水，1%硅酸钠；试验温度为23℃。

4.结果与分析

4.1试验结果

塑性指数分类结果显示，约2/3的试验样品塑性指数介于7~17之间，接近3成的试验样品塑性指数不大于7，剩余试验样品塑性指数大于17。按照取样深度10m一组将试验样品分成3组，结果表明，0～10m、10～20m及20～30m深度内试验样品分类特征大致符合总体规律。

塑性图分类结果显示，超过半数的试验样品处于低液限粘土区，接近3成的试验样品处于粘土粉土过渡区，不超过1/6的试验样品处于低液限粉土区。按照取样深度10m一组将试验样品分成3组，结果表明，0～10m、10～20m及20～30m深度内试验样品分类特征大致符合总体规律。

三角坐标分类结果显示，超过1/2的试验样品为重粉质砂壤土，超过2成的试验样品为轻粉质砂壤土，轻粉质壤土和轻砂壤土合计占比约20%，中砂壤土、粉土和砂土占比很低。按照取样深度10m一组将试验样品分成3组，结果表明，0～10m、10～20m及20～30m深度内试验样品分类特征与总体规律有一定差异。

4.2结果分析

根据塑性指数分类结果，塑性指数介于7~17之间的试验样品占比最高，不大于7的占比次之，大于17的占比最低。根据塑性图分类结果，低液限粘土占比最高，粘土粉土过渡区岩性占比次之，低液限粉土占比最低，无其他岩性。根据三角坐标分类结果，重粉质砂壤土占比最高，轻粉质砂壤土占比较高，轻粉质壤土和轻砂壤土占比次之，中砂壤土和粉土占比最低。

三种方法分类结果表明，整体来看，占比最大的试验样品的比例均超过50%，占比第二位的试验样品的比例介于20～30%，其余样品占比较低。按照取样深度10m一组分组来看，塑性指数法和塑性图法在0～10m、10～20m及20～30m范围内的分类规律与整体大致相同；三角坐标分类法在0～10m、10～20m及20～30m范围内的分类规律与整体差别较大。总体看来，三种分类方法之间存在一定的对应关系。

5.结论

研究区试验样品的塑性指数法、塑性图法及三角坐标法分类结果都表现出类似的规律。即，占比最大的试验样品的比例均超过50%，占比第二位的试验样品的比例介于20～30%，其余样品占比较低。该规律表明，塑性指数法、塑性图法及三角坐标法具有一定的对应关系。

参考文献

[1] 王芳,李小梅,胡海霞.土的工程分类研究综述[C]//汤鑫华.中国水利学会2018 学术年会论文集第五分册.北京:中国水利水电出版社,2018: 28-33.

[2] 付大庆,卜令全,毛树亭.水利行业土的工程分类探讨[J].水利水电技术(中英文),2023.

[3] 王卉. 水利行业中采用塑性指标对细粒土分类浅析[J]. 江淮水利科技, 2017(4): 9, 40.

[4] 张一, 张瑞怡, 李振灵. 黄河下游堤防工程细粒土分类标准研究[J]. 人民黄河, 2014, 36(9): 34-37.

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[6] 韩明乾. 土的两种分类体系的研究与应用[J]. 科技信息, 2009(35): 360, 366.

[7] 穆娜. 浅谈水利行业一般土的分类与定名[J]. 河北工程技术高等专科学校学报, 2017(4): 17-20.

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[9] 董民, 贾国臣. 细粒土液限测试标准不同对工程评价的影响[J]. 水利水电工程设计, 2007, 26(4): 38, 19.