东平县第四系表层细粒土塑性图分类特征及其分布

东平县第四系表层细粒土塑性图分类特征及其分布

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

对东平县第四系表层细粒土进行了塑性图分类，研究了不同地貌区细粒土分类及分布特征。结果表明，研究区细粒土均以低液限黏土为主，低液限粉土和高液限粉土分布不均，处于黏土粉土过渡区、高液限黏土区域的土样比例很小。推测研究区细粒土分类及分布特征主要受地形地貌及物源的控制。该分类对于东平县第四系表层细粒土真实液限下工程经验的积累具有重要意义。

关键词

东平县 细粒土 塑性图分类 分布

正文

1.引言

我国地域辽阔，地质条件多样，地质成因复杂，土类众多。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]。

细粒土分类方法主要有三种，分别为塑性指数法、三角坐标法和塑性图法。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。王芳等[1]、付大庆等[2]对土的工程分类在不同行业中的差异进行了总结，并对建立统一的工程分类标准提出了建议；王卉[3]通过对同一土样黏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、塑性指数及黏粒含量之间存在某种对应关系；张一等[4]、卢永生等[5]以实际工程勘察资料为基础，对比分析了细粒土塑性图法与三角坐标法的优缺点，认为两种方法具有一定的对应关系；韩明乾等[6]在对比分析三角坐标法和塑性指数法的基础上，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，提出了用塑性图法进行细粒土分类的建议。

前人对塑性图法、塑性指数法和三角坐标法的对比分析[1-7]，表明每种方法都有其优缺点。塑性指数法考虑了细粒土的塑性，仅能反映细粒土液限和塑限的差值，对于塑性指数相同，液限和塑限双高或双低的情况无法反映；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。塑性图法综合考虑了塑性指数和液限，对细粒土的划分更为合理[1]。文中以东平县第四系表层细粒土为例，采用塑性图法对不同地貌单元内的细粒土进行了分类，总结了不同地貌单元内细粒土的分类特征。

2.研究区概况

2.1区域地质概况

东平县地处鲁北地台区鲁西台区背斜的西缘，基底为前震旦系泰山群结晶变质岩系，盖层为古生代寒武系、奥陶系及新生代第四系。东平县位于华北板块鲁西隆起区（Ⅱa）—东平-肥城断隆（Ⅱa4）—东平凸起（Ⅱa42）区内。

2.2区域地形地貌

受断裂、凹陷和凸起的影响，东平县地形地貌主要分为冲积-湖积平原、溶蚀-剥蚀丘陵和冲积-洪积平原。冲积-湖积平原分布范围最大，主要分布在东平湖以南、西南至西北的大片区域；溶蚀-剥蚀丘陵分布范围次之，主要分布在东平湖以东、东北及以北的地区；冲积-洪积平原分布范围最小，主要集中于东平湖东南部。

3.采样与试验

文中细粒土试样采集于地表以下20m的范围内，区域上来源于银山镇、斑鸠店镇、戴庙镇、商老庄乡、新湖镇、州城街道、彭集镇、沙河站镇、东平街道、接山镇和大羊镇的部分河流、排水河、排涝河及引水渠，总计341个。其中，冲积-湖积区182个，冲积-洪积区74个，溶蚀-剥蚀丘陵区85个。试验执行《土工试验方法标准》（GBT 50123-2019）相关规定，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。

4.结果与分析

4.1试验结果

结果表明，研究区细粒土液限总体呈现冲积-湖积平原区液限最高，变异系数最大，溶蚀-剥蚀丘陵区变异系数最小，液限居中，冲积-洪积平原区液限次之，变异系数居中的特点。塑性指数趋势特点类似；变异系数则表现为冲积-洪积平原区最大，冲积-湖积平原区次之，溶蚀-剥蚀丘陵区最小。

塑性指数结果显示，研究区细粒土以黏性土为主。其中，冲积-洪积平原区和溶蚀-剥蚀丘陵区细粒土黏性土比例接近，分别为83.8%和85.9%；冲积-湖积平原区细粒土黏性土比例最小，约为72.5%。粉土比例相反。

塑性图结果显示，研究区细粒土均以低液限黏土为主。冲积-洪积平原区、冲积-湖积平原区和溶蚀-剥蚀丘陵区低液限黏土比例分别为81.1%、79.7%和80.0%，处于黏土粉土过渡区、高液限黏土区域的土样比例较小。剩余土样中，冲积-洪积平原区则以高液限粉土为主，不同于冲积-湖积平原区和溶蚀-剥蚀丘陵区以低液限粉土为主的特点。

4.2结果分析

溶蚀-剥蚀丘陵区细粒土液限和塑性指数表现为均值较小，数值分布集中，变异系数较小的特点。推测原因为，该区物源主要为碳酸盐岩、碳酸盐岩夹碎屑岩风化产物，矿物成分较均匀，吸附水的能力相对集中。

冲积-洪积平原区细粒土液限和塑性指数表现为均值居中，数值离散，变异系数较大的特点。推测原因为，该区物源主要为河流冲积物，少量为山洪冲积物，矿物成分稍复杂，吸附水的能力差距较大。

冲积-湖积平原区细粒土液限和塑性指数表现为均值最大，数值离散，变异系数较大的特点。推测原因为，该区物源主要为河流冲积物，少量为湖泊冲积物，矿物成分更复杂，吸附水的能力差距很大。

5.结论

1.东平县第四系表层细粒土主要为低液限黏土，占比约80%。低液限粉土和高液限粉土分布不均，占比约10～15%；其中，低液限粉土主要分布于冲积-湖积平原区和溶蚀-剥蚀丘陵区，高液限粉土主要分布于冲积-洪积平原区。高液限黏土和过渡区岩性分布较少。

2.受地形地貌和物源的影响，溶蚀-剥蚀丘陵区细粒土最均匀，塑性图上表现为样本点主要集中于A线及其附近，分布范围较小；冲积-洪积平原区细粒土均匀性次之，冲积-湖积平原区细粒土均匀性最差，塑性图上表现为样本点逐渐偏离A线，分布范围逐渐变大。

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.

[5] 卢永生. 细粒土两种分类方法的对比关系[J]. 中国水运, 2016,16(1): 299-300.

[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.

[8] 徐惠, 范明桥. 中国细颗粒土的统一分类体系初步研究[J]. 岩土工程学报, 2013, 35(12): 2317-2321.

[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.