释义 |
阿特贝限Atterberg limit土壤的各个结持度阶段间的分界点含水量。又称结持限,如流限、塑限、缩限等,它们是阿特贝值的一部分。阿特贝限广泛用于农业、工程、建材、陶瓷、塑雕等部门,作为选择适宜于土壤耕作、土质材料施工或泥塑造型等操作时的含水量(土水比)范围的依据。 20世纪初期,瑞典学者阿特贝(A.Atterberg)提出了土壤结持度及其指标——结持限的概念(见土壤结持度)。随着含水量的变化,土壤呈现出不同的物理相态阶段——结持度。从湿到干,依次有粘滞、塑性、酥性、刚性等结持度,从干到湿则其呈现的次序反之。在每两种结持度阶段的转折处,均分别有一个显明的分界点含水量,即结持限。土壤的各结持度含水量范围和各结持限含水量值,都是重要的土壤物理参数,统称为阿特贝值,或称阿特贝常数或土壤结持常数的。其中,塑性结持度的三个阿特贝值——流限、塑限和塑性指数的应用最为普遍。土壤的一系列阿特贝值包括阿特贝限的大小,与土壤的比面大小和表面性质有关,因而决定于质地、粘土矿物类型、交换性阳离子组成、有机质含量和组成等因素,也受土壤结构以及土壤液相组成等的影响,在不同类型和不同质地的土壤中,其含水量值大小和分布范围变化甚大。 流限(液限,liquid limit,LL) 土壤呈液态流动的最低含水量。它是粘滞结持度与塑性结持度的分界点含水量。又称上塑限(upper plastic limit)。此点的土-水吸力约为320千帕。在土质学、土力学和土工工程中,根据流限含水量的高低,把土壤分为高塑性土(LL>50%)、中等塑性土(LL为35%—50%)和低塑性土(LL<35%)等。还可根据其质地和有机质含量进一步细分,如按照卡萨柯兰德(A.Casagrande)塑性图的分类。此种分类,往往把塑性土壤种类与土壤的某些力学性质和水分性质联系起来。测定流限的方法较多,国际上均以卡萨柯兰德杯碟法作为标准方法。在中国,多采用瓦西里耶夫(А.М.Васильев)锥式流限仪法。 塑限(plastic limit,PL) 土壤呈现塑性的最低含水量。又称下塑限(low plastic limit),它与流限(上塑限)两者合称塑性限(plasticity limits),是应用最普遍的两个阿特伯限。塑限是塑性结持度与酥性结持度的分界点含水量。当含水量大于此限值,土壤呈塑性体,宜于泥塑造型,制造砖瓦泥坯、陶瓷器坯和庙宇泥塑像等,此时如进行土壤耕作则易发生粘闭现象(见土壤粘闭)。当含水量小于塑限,土壤呈酥性体,是适宜于耕作的相态。在塑限时,土壤水分的数量恰恰足以形成土粒周围的水膜,水膜粘结性大,在外力作用下带水膜的片状粘粒可相互滑动而定向排列起来,塑造成一定的形状,而当外力撤除后仍可保持之(见土壤塑性)。塑限的测定方法较多,简易而常用的是搓滚法(搓条法)。 塑性指数(plastic index,PI) 塑性结持度的含水量范围,也称塑性值(plasticity number)。PI值是流限LL与塑限PL的含水量之差: PI=LL-PL。它的大小与<5微米的细土粒含量呈线性正相关,故可以反映土壤质地的情况。土壤PI范围在土工试验中十分重要,因为,土壤的最大剪切力、最大压缩量和最大粘着力均在此范围内发生,水膜粘结力(见土壤粘结力)也在此范围内接近最大值。 缩限(shirinkage limit,SL) 酥性结持度与刚性结持度的分界点含水量,也称收缩限。它是旱地土壤宜于耕作的含水量下限。缩限含水量的值,可从土壤收缩试验得到的收缩曲线(土壤容积—土壤水容积关系曲线)上查到,它是土壤从常态收缩转为剩余收缩时的转折点含水量(见土壤收缩)。 酥性指数(fragile index,FI) 土壤酥性结持度的含水量范围,也称酥软指数。FI值是塑限PL与缩限SL两者的含水量之差: FI=PL-SL。FI表示适宜于土壤耕作的含水量范围大小,通常此值愈大土壤宜耕时间愈长,即宜耕性愈好。但是,对于以2:1型粘土矿物为主的细质地土壤来说,酥性指数的大小不完全适用于评价土壤结构良好时的宜耕情况。 脱粘点(粘点,sticky point,SP) 土壤粘着性达到最大后即急速降低而消失时的含水量。也称粘着限、粘限。与阿特贝提出的擦净点(滑移点,scouringpoint)大致相当。含水量在此限点,犁壁(或刮泥刀)滑切时,土壤不再粘附于其上。一般说来,脱粘点SP的含水量与流限LL的含水量相当接近,高塑性土的SPLL。所以,在土工部门有时用简易的刮刀法测得的SP值,来代替LL值。对于塑性范围广的细质地的高塑性土来说,有时以SP含水量为界限,把塑性结持度(广义)进一步划分为粘韧结持度(有塑性和粘着性)与塑性结持度(狭义的,有塑性而无粘着性)两种。但是,SP点的含水量值大小,除了主要决定于土壤质地和表面性质等因素以外,还与犁壁(刮刀)划切土壤时的角度和速度有关。犁壁与土壤的夹角愈小,滑切的速率愈大,则擦净的效果愈好,即其含水量值可增加。 在不同类型和不同质地的土壤中,表现出的结持度阶段性和阿特贝限的清楚程度差别很大。实际上,阿特贝概念及其指标——阿特贝限的显示和确定,只适用于细质地土壤(塑性土),尤其是在中等质地和中等偏粘质地的土壤中表现最为典型和显著,即在壤质、粉壤质和粘壤质的氢质土和钙质土中,各个结持度阶段及其阿特贝限点均可清楚地呈现。对于粘土来说,各个结持度阶段虽可呈现,但其阿特贝限不是一个个显明的分界点含水量,而往往是一个个过渡性的微小的含水量范围,不过,在土工设计和操作中仍可把它们看作是某个含水量分界点。对于粗质地土壤来说,结持度阶段性及其阿特贝限均不明显。 |