液塑限双对数坐标图的画法说明

《土力学》界限含水率试验（液塑限联合测定试验）土的界限含水量与土的机械组成、矿物成分、活动性、吸附水的表面电荷强度以及颗粒比面积有关，所以根据界限含水量可以反映土的某些物理特性。

一．试验原理用联合测定仪测定土在不同含水量时圆锥入土的深度，根据含水量和对应的入土深度之间的关系在双对数坐标纸上绘出直线。

在直线上查得圆锥入土深度为20mm时的相应含水量为液限ω，然后根据Lω—p h曲线，查出塑限时入土深度p h，L求出塑限ω。

P二．适用范围测定土的液限和塑限是为了划分土类、计算天然稠度、塑性指数、液性指数，以供公路工程设计和施工之用。

本试验适用于粒径不大于0.5mm，有机质含量不大于试样总质量5%的土。

三．仪器设备1．LP-100型液塑限联合测定仪，锥质量100g，锥角30°。

2．盛土杯：直径5cm，深4～5cm。

3．天平：称量200g，感量0.01g。

4．其他：筛（孔径0.5 mm），调土刀，调土皿，铝盒，研钵（附带橡皮头的研杵或橡皮板，木碾），烘箱、干燥器，吸管，凡士林，蒸馏水等。

四．试验步骤1．取具有代表性的天然含水量或风干土样进行试验。

土中若含有大于0.5mm 的土粒或杂物时，应将风干土用带橡皮头的研杵研碎，过0.5mm筛。

2．取0.5mm筛下的代表性土样200g左右，分开放入三个盛土皿中，加入不同数量的蒸馏水，土样的含水量分别控制在液限（a点）、略大于塑限（c点）和二者的中间状态（b点）。

用调土刀调匀，盖上湿布，放置18小时以上。

测定a点的锥入深度应为20（±0.2）mm，测定c点的锥入深度时粘性土应控制在5mm以下，而对于砂类土，测定c点的锥入深度可大于5mm。

3．将制备好的土样充分搅拌均匀，分层装入土杯，用力压密使空气逸出。

对于较干的土样，应先充分揉搓，用调土刀反复压实。

试杯装满后，刮成与杯边齐平。

4．在圆锥仪锥尖上涂少许凡士林，将装好土样的试杯放在联合测定仪的升降座上，转动升降旋钮，待锥尖与土样表面刚好接触时停止升降，然后按动落锥开关，测记经过5s锥的入土深度h1。

浅谈Excel电子表格进行液塑限计算与作图按照《土工试验操作规程》做液塑限试验时，其作图求解时误差较大。

含水量跟插入深度的读数都精确到0.1，普遍认为在双对数坐标上难以定点，连线以后亦难以准确读出读数。

解决这一问题，我们可以利用电脑、用计算的方法准确算出液限、塑限。

作图亦可利用电脑的作图功能作出准确的双对数图。

电脑上去计算，首先我们得利用“土在液限与塑限范围内时含水量，其用液塑限联保测量方法的锥或仪的入土深度和土的含水量成对数正比”。

用函数的表示方法：lg（w）=klg（h）+b。

按照此理论：用液塑限联合测量法我们会得出三组试验数据。

入土深度为20mm时（h1、w1），入土深度中间点时（h2、w2），入土深度在塑限点附近时（h3、w3），根据上列函数，我们可得：按此两直线，再根据粉性土或砂性土的公式。

由于做试验的同时一般都须出报告，而Excel同时具备表格和计算作图。

于是我们选择Excel表格来完成该工作。

解出两直线的塑限入土深度，hp1，hp2，（若液限点刚好是20mm时，则只有一个入土深度hp。

再根据两直线方程，用各自的入土深度hp值，计算出塑限Wp1、Wp2。

当│Wp1-Wp2│≤2时，塑限值hp为：（Wp1-Wp2）/2。

当│Wp1-Wp2│>2时，本次试验无效，须重新做试验。

而当│Wp1-Wp2│≤2时，利用试验的液限点（h1，W1）和计算出的塑限点（[hp1+hp2]/2，Wp）定的中间线，计算出液限值在h=20mm 时中间线对应的含水量即为液限。

根据以上所列公式，我们利用Excel的计算及作图功能，那我们只须将液塑限试验的数据输入Excel表格。

即可得到液塑限的计算结果。

就用广东省公路工程施工表格中的試验表（15）作为示范。

如下表：我们先建立一个Excel新文件，在“Sheet1”改名为“报告”“Sheet2”中改名为“计算”。

在上图“报告”工作表中，[即试验表（15）]如上表。

EXCEL自动计算液塑限并绘制图表至双对数坐标系摘要：用解析法计算液塑限试验数据，并将其编制成EXCEL表格并绘制图表至双对数坐标系，由此确定出的液限、塑限值，较传统方法方便、快捷、准确。

关键词：土工试验；EXCEL；液塑限；解析法；双对数；解析法0 概述土的液塑限指标是细粒土进行分类和定名的最基本指标，在土工试验中具有很重要的作用。

这两个指标一般通过土的液塑限联合测定法进行测定，由其求得的液性指数在一定程度上反映了粘性土的结构特征，可用于评价土的强度和压缩性，也是获取一般粘性土地基承载力值的重要指标。

因此，准确确定土壤的液塑限指标对工程具有很重要的意义。

按照《土工试验规程》SL237-1999 (以下简称《规程》)的规定，该试验数据处理采用绘图——查图的方法。

由于图形要绘在对数坐标下，绘制过程相当复杂，且绘图、查图过程中均有误差的产生，因此，该试验的数据既费时、费力，又难以保证精度。

本文通过解析法代替手工绘图、查图过程的数据处理方法，用EXCEL编写了相应的表格进行自动计算并并绘制图表至双对数坐标系，取得了良好的效果。

1．液塑限自动计算思路繁琐的查图过程背后，实际上隐藏着一定的数学关系。

只要把这种数学关系找出来，就可以在EXCEL中用简洁的数学运算代替查图操作。

EXCEL具有绘制曲线、折线、散点图等各种图表的功能，只要知道坐标，绘制图表是比较容易的。

而液塑限用的是双对数坐标，双对数坐标系通常可以根据测试数据使用origin或matlab来绘制，在这里我选用应用最广泛的Excel完成液塑限试验中双对数坐标的绘制。

如何将绘制双对数坐标系和将直线绘制到双对数坐标系是本文的难题。

算术坐标系：就是普通的笛卡儿坐标系，横纵的刻度都是是等距的。

（举例来说：如果每1cm的长度都代表2，则刻度按照顺序1，3，5，7，9，11，13，15……）；但一般情况下，刻度仍然是均匀的，按照0，1，2，3，4的顺序排列下去。

浅谈液限塑限实验测定结合试验规程及实践经验，阐述了液塑限测定的原理，指出了关键点、注意点，介绍了数据处理的依据，有利于提高试验的准确度。

标签液限；塑限；测定；方法。

1 引言规范规定测定液限塑限时，要求分别制备接近液限、塑限以及二者中间状态的三种不同含水率的土样。

但是，在试验之前，实验者并不能确定土样的液限和塑限具体值，不易把握土样含水率接近的程度，相关的书籍和规范也只是对土样锥入深度作了规定，而对于含水率没有做具体的确定。

为此，笔者结合试验经验分别对测定土样锥入深度当中的技巧及注意事项进行一一阐述，以供参考。

2 试验方法及原理2.1 试验方法由(JTG E40-2007)知，液限测定主要有圆锥仪法、碟式仪法和液限塑限联合测定法；塑限测定有滚搓法和液限塑限联合测定法，而目前这两项指标最常用的测定方法是液限塑限联合测定法，即：利用一定质量、一定规格的圆锥体的锥尖与不同含水率的土样表面接触时，在规定的时间内，以自重锥入的深度不同来测定土样的含水率，再根据土样不同含水率和对应锥入深度之间的关系在双对数坐标中绘出直线，然后再从图中查出液限值和塑限值。

2.2 试验原理锥入深度，实质上反映着土的不同含水率与其抗剪强度值的关系。

干土随着含水率的增大，锥入深度增加。

当含水率由缩限增至塑限时，土体的抗剪强度降低，并在外力作用下逐渐产生可塑性；含水量超过液限时，土体会处于流动状态，土中抗剪强度逐渐降至极低，锥入深度更大。

而随着含水率降低，湿土抗剪强度增加，锥入深度逐渐降低。

当含水率降低到缩限时，土体能承受较大剪切应力，不再具有塑性体特征，而呈现出脆性的固体特征，锥入深度更小。

因此随着含水率的不同，抗剪强度和锥入深度也不相同，这样锥入深度和含水率之间就建立了一种关系，可以依据不同的锥入深度来测定土的含水率。

3 准确测定锥入深度影响原状土锥入深度的三大因素有土质、物理状态（湿度和密度状态）和结构，液塑限联合测定的对象是扰动土，影响锥入深度的主要因素有湿密状态和土质。

42科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N工 程 技 术液塑限联合测定仪试验的目的是测定土的液限WL 和塑限WP ,确定土的分类。

从而可根据自然状态下粘性土的含水率来确定自然状态下的土处于什么样的状态。

计算液性指数IL,塑性指数Ip,判别粘性土的软硬程度。

同时,作为粘性土的定名分类以及估算地基承载力的依据。

细粒土随着土中含水率的不同,分别处于流动状态、可塑状态、半固体状态、固体状态。

界线含水率较好地反映出土的物理力学特性,如压缩性、胀缩性等,在工程中主要是土的液限、塑限和缩限。

液限是细粒土呈可塑状态的上限含水率,塑限是细粒土呈可塑状态的下限含水率。

事实上,土从粒滞流动状态到可塑状态,从可塑状态到半固体状态的性质和直观变化的。

因此,在两者之间建立确定的界限都带有一定的任意性。

也就是说,水从液态变到气态或从液态变到固态,有直观的温度临界点,土随着含水率的变化从一种状态到另一种状态有明显可见的含水率临界点。

为了工程的统一,实行行业约定和规范,主要利用圆锥质量为76g的液塑限联合测定仪测得土在不同含水率时的圆锥入土深度,并绘制圆锥下沉深度h与含水率ω的关系曲线。

1 仪器准备(1)液塑限联合测定仪包括带标尺的圆锥仪、电磁铁、显示屏、控制开关、测读装置、升降支座等,圆锥质量76g,锥角30°,试样杯内径40m m ,高30m m 。

(2)天平:称量200g,最小分度值0.01g。

(3)其他:烘箱、干燥器、调土刀、橡皮板、凡士林、小铝盒、孔径0.5mm 的筛子。

2 试验步骤(1)采用具有代表性的天然土,当土样不均匀时,采用风干土,当土样中含有粒径＞0.5mm的土粒和杂物时,应过0.5mm筛子。

(2)当采用天然土样时,取代表性土样250g,采用风干土样时,取代表性土样200g。

将土样放在橡皮板上,分成均匀三等份,加入不同程度的纯水,调制成3种不同稠度的试样,放入调土皿浸润。

液塑限双对数坐标图的画法说明土的液塑限联合测定试验记录中,无锥入深度与含水量(h-w)关系图,为确保试验数据的准确性,便于资料的统一归档,将介绍双
对数坐标的画法。

双对数坐标是把普通坐标轴作为基础轴,找出与双对数坐标轴的关系式,
即:Y=6.976 lgx,其中:Y-普通坐标轴距离(mm), lgx―对数坐标轴含水量或锥入深度。

画法:因试验表格原关系图(h-w)多数预留空白处太小,故用90×110方格米粒纸重新绘制后粘贴于A4纸上。

1、横坐标的画法以lgx为双对数横坐标的起点,它所对应
的Y值可计算为5.43mm,同理,lg10为6.98mm,lg70为
12.87mm,以此类推,画出横坐标。

2、纵坐标的画法以lg1.5为双对数坐标纵坐标的起始点,
它所对应的Y值可计算为1.23mm,同理lg4为4.20mm,
lg20为9.08mm,以此类推,画出纵坐标。

液塑限结合测定法一．目标和实用规模1．本实验的目标是结合测定土的液限和塑限,为划分土类.盘算自然稠度.塑性指数,供公路工程设计和施工应用.mm.有机质含量不大于试样总质量5%的土.二．仪器装备1．液塑限结合测定仪：锥质量为100克 .2．盛土杯：直径5cm,深度4～5cm.3．天平：称量1000gg.4．其它：筛（孔径0.5㎜）.调土刀.调土皿.称量盒.湿润器.吸管.凡士林等.三．实验步调mm的筛.2．每个盛土皿中放大约200g土样,参加不合数目蒸馏水,土样的含水量分离掌握在液限（a点）,略大于塑限（c点）.和二者的中央状况（b点）.用调土刀调匀,盖上湿布,放置18h以上.测定a点的锥入深度应为20（±0.2）mm.测定c点的锥入深度应掌握在5mm以下.对于砂类土,测定c点的锥入深度可大于5mm.3．将制备的土样充分搅拌平均,分层装入盛土杯中,用力压密,使空气逸出.用调土刀反复压实.试杯装满后,刮成与杯边齐平.4．调平仪器,接通电源,打开开关,提起锥体,锥头上涂少许凡士林.5．将装好土样的试杯放在结合测定仪起落座上,迁移转变起落旋钮,待锥尖刚与土样概况接触时停滞起落,锥体连忙自行下沉,经5秒时,试锥主动停滞下沉,读数窗显示锥入深度h1.6．转变锥尖与土接触地位（锥尖两次锥入地位距离不小于1cm）,反复 3.4 步调,得锥入深度h2,请求h1.h2许可误差为,不然应重作.取h1.h2平均值作为该点的锥入深度h.7．去失落锥尖入土处的凡士林,取10克以上土样两个,分离装入称量盒内,称质量（精确至0.01g）, 测定其含水量w1 .w2 （盘算到0.1%）.盘算含水量平均值w.8．反复2.3.4.5.6步调,对其它两者个含水量进行实验,测其锥入深度和含水量.四．成果整顿1．在二级双对数坐标纸上,以含水量w为横坐标,锥入深度h 为纵坐标,点绘a.b.c三点含水量的h-w图,衔接此三点,应呈一条直线.如三点不在统一条直线上,要经由过程a点与b.c两点连成两条直线,依据液限（a点含水量）在P h-L w图上查得P h,以此h P再在h-w图上的ab及ac直线上求出响应的两个含水量,当两个含水量的差值小于2％时,以该两点的平均值与a点连成一条直线.当两个含水量的差值大于2％时,应重做实验.2．在h-w图上,查得纵坐标入土深度h=20mm所对应的横坐标的含水量w,即为该土样的液限w L.3．求出液限,经由过程液限w L与塑限时入土深度h P的关系曲线 ,查得h P,再由h-w图求出入土深度为h P时所对应的含水量,即为该土样的塑限w P.液限w L与塑限时入土深度h P（w L-h P）的关系曲线,是按经验公式的盘算值绘制成的,其经验公式为：五．留意事项1．留意呵护液塑限稠度仪的试锥;2．土样要拌匀.。

液塑限A线方程
如LP-100型液限塑限联合测定仪测定办法：（1）取样：天然含水量或风干土样，大于0.5mm土粒或杂物，风干用带橡皮头的研杵研碎或用木棒在橡皮板上压碎，过0.5mm的筛进行处理（横坐标为含水量W纵坐标为锥入深度）。

（2）在二级双对数坐标纸上会图时a、b、c三点不在一直线上要进行处理（横坐标为含水量W纵坐标为锥入深度）。

（3）液限W1为h-w图上的纵坐标h=20mm所对应横坐标人含水量w。

（4）塑限WP为液限W1与塑限时入土深度hp（按公式hp=19.6-1.22ω1+0.017W12-0.0000744WI3砂类土或
hp=WI/0.524W1-2.606细粒土）的关系曲线，查得hp，在由h-w图查hp所对应的含水量。

也可按公式计算出塑限。

液性塑料，主要成分聚氯乙烯树脂15%，增塑剂磷苯二甲酸二丁脂83%，稳定剂硬脂酸钙2%，稀释剂真空油适量。

先将磷苯二甲酸二丁脂和真空油混合并搅拌均匀，再将聚氯乙烯树脂和硬脂酸钙混合并搅拌均匀。

最后将上述两种混合物均匀混合在一起，并把它放置1天，使聚氯乙烯树脂在增塑剂中充分膨胀和扩散。

浇注方法:靠液塑的自重灌入夹具。

(2)将配好的混合物放入加热炉中，用电炉缓慢加热，并不断搅拌，开始时塑料为白色液体，在逐渐加热过程中变成浆糊状，最后为透明的半液体。

能拉长丝。

此时保温10-30min,使气泡上浮后压注。

(3)夹具预热，温度150℃~160℃(最好用电炉)，预热的目的是防止塑料失去流动性，预热时将加压螺钉柱塞、放气螺钉拆下。

液塑限试验指导书土工技术与应用》项目组2015 年3 月土工技术与应用一、任务实训名称液塑限试验（光电式液塑限联合试验法）二、实训目标（一）知识目标1. 掌握光电式联合试验法测定液塑限的原理与方法；2. 掌握塑限、液限、塑性指数和液性指数的概念。

（二）能力目标1. 能根据规范要求进行光电式液塑限联合试验；2. 会运用物理状态指标判定土体的天然状态，并能对细粒土进行定名。

（三）素质目标1. 培养学生严谨细致、实事求是的工作态度；2. 培养学生与人协作、善于沟通的团队精神；3. 培养学生勤于思考、善于分析的学习能力；4. 培养学生吃苦耐劳、爱岗敬业的职业精神；5. 培养学生遵规守纪、安全第一的思想意识。

三、实训时间实训时间为2 个课时（100min），其中任务布置（5min），讨论分析（20min），任务活动（75min）；数据整理及项目考核评价等均不占用课内时间。

四、实训场所土工实训室五、实训内容测定粘性土的液限L 、塑限P ，以计算土的塑性指数I P和液性指数I L，对粘性土进行分类及判断粘性土的状态，供工程设计和施工使用。

要求学生以团队（小组）形式，每组5-7 人，设小组长第1 名，完成以下任务：（一）制备试样。

当土样均匀时，采用天然含水率的土制备试样；当土样不均匀时，采用风干土制备试样，取过0.5mm筛下的代表性土样。

用纯水分别将土样调成接近液限、塑限和二者中间状态的均匀土膏，放入保湿器，浸润18h 以上。

（二）装土入试样杯。

将土膏用调土刀充分调拌均匀，密实填入试样杯中，填满后 刮平试样表面。

（三）接通电源。

调平联合测定仪（即仪器上的水平泡调至居中） ，将试样杯放在 联合测定仪的升降座上， 在圆锥仪上抹一薄层凡士林， 接通电源，使电磁铁吸稳圆锥仪。

（四）调节屏幕准线。

将屏幕上的标尺调在零位刻线处，调整升降座，使圆锥尖刚 好接触试样表面。

按动圆锥仪下降按钮，指示灯亮时圆锥在自重下沉入试杯，经 5s 后 测读圆锥下沉深度。