粉土的特性分析与研究

　　摘要:粉土是一种具有特殊工程性质的土，一般把粒度大于0.075mm粒质量小于等于总质量的50%，且塑性指数不大于10的土应定名为粉土。对粉土的物理、力学等性能研究在岩土工程和土木施工中具有重大的研究意义。本文就粉土的一般特性、动力特性进行了简要的分析研究。
　　1前言
　　在建筑施工中和岩土工程中，经常会遇见一种塑性较低的土层，其性质与粉砂相近，但同时又兼有粘性土的性质，虽然具有一定的可塑性但同时韧性又很低，强度也很低，相关工作者一般视其为过渡性土来研究。以上便是粉土最基本的一些特征。对粉土研究在很长一段时间里并不受重视，而其大规模的研究分析是从人类遭遇几次岩土、地质、土建等灾难过后开始的。由于粉体特殊的物理和力学性能在研究岩土工程、地质灾害上具有重要的意义,粉土特性分析研究正逐渐的引起了科技工作者的重视。
　　2粉土的一般特性
　　2.1粉土的定义
　　单独对粉土的性质研究起步还是较晚的。目前，国际上对粉土的定义还没有完全统一的一个标准，目前我国对粉土的定义为，一般把粒度大于0.075mm（200目），粒质量小于等于总质量的50%，且塑性指数不大于10的土应定名为粉土。同时，部分单位还将粘粒含量小于0.05mm作为粉土划分的一个指标。从土的划分上来分析，粉土仍属于细粒土。从土的土粒粒组的划分规律来看，土的粒度越细小，与水的作用就越强，因此细粒土的分类指标便可以依据界限含水量。粉土与砂土的区分主要是以粉砂粒组含量下限作为区分，而粉土与粘性土的区分主要是依据塑性指数。目前无论是粉土与砂土之间，还是粉土与粘性土之间在粒度和塑性指标上现在都已制定了明确的判定依据，为粉土的工程特性研究提供了必要的参考。
　　2.2粉土的成分组成
　　粉土归根到底是为土的一种，土的物质成分主要包括作为土骨架的固体矿物颗粒、空隙中的水分以及其溶解物质及气体，是由固体颗粒、水溶液和气体三相所组成。而粉土是介于黏性土与粗粒土之间的一种特殊土，是由粉粒和一小部分粘粒共同构成。在粉土中，粉粒一般是岩石碎屑，如方解石、石英石、长石、云母等矿物的岩石碎屑组成，塑性和粘性较低，或者根本就不具有塑性和粘性。另一方面，粘粒具有一定的塑性和粘性，在粉土中其塑性和粘性的强弱也主要取决于其中粘粒的含量多少。粉土的物理和化学性质也主要是两者共同作用的结果。同时，由于粉土是介于砂土与粘性土的中间带，因此粉土往往表现出砂土和粘性土的双重性。
　　2.3粉土的塑性
　　粉土的塑性主要由其中的粘性土的可塑性来决定，当粉土中的粉粒较多的被粘粒充填时，粘土表面的弱结合水会引起一定的塑性，这时的粉土颗粒表面与水相互接触并产生作用，使粉土具有一定的塑性和粘滞性，这时粉土的塑性指数可近似接近于１０。同时，我们也要注意到，根据已有的研究成果和工程试验研究，粉土的塑性与粘性土的塑性是有明显差别的。
　　3粉土的动力特性研究
　　3.1粉土的液化特性
　　由于粉土是有粉粒和粘粒共同组成，所以在通常时候粉土和砂粒的动力特性和液化机理比较相似，但同时由于粉土的组成成分、空隙中水的性质等原因，粉土的动力特性和液化特性又有自己的特点。根据目前已有的相关研究资料能得出粉土的动力特性还是比较系统的。
　　有研究表明，当粉土中砂粒较多时较容易液化，少部分粘粒对粉土液化起阻碍作用，然而当粉土中的粘粒达到一定值以后，粘粒含量增加反而会增强粉土的变形，也就是说，当粉土中的粘粒含量达到一定值之后粉土会随着粘粒的增多而容易被液化。同时，粉土的液化特性还与密度有关，密度较小的粉土更容易被液化。
　　3.2粉土的动强度特性
　　根据已有的研究成果分析得出，粉土的动力特性主要取决于粉土中粘粒含量的多少。粉土颗粒中，既有砂粒与粘粒间的相互接触又有粒间结合水膜接触，当粉土中的粘粒含量增加时会促进这几种接触，粘粒实际上起到了润滑剂的作用，增加了粒间的相互接触，也减少了粒间的相互移动时产生的摩擦力，也就导致了粉土强度的降低。另一方面，由于砂粒自身的强度较高，当有少量粘粒存在时，粘粒能充实在砂粒之间的空隙中，对整个粉土的骨架起到了加固作用。所以粉粒较多且有少量粘粒的粉土强度较高。
　　4粉土的鉴定分析研究
　　4.1粉土的鉴定分析
　　粉土作为土的一种，是介于砂土与粘性土的中间带，是一种过渡性质的土。如何对他进行鉴定分析在岩土工程中和土木施工中有着重要的意义。
　　在关于粉土的鉴定上，一般是不能通过简单的肉眼分辨出来的，在目前的《岩土工程勘察规范》和其他相关应用材料上也没有对粉土的鉴定方法提出明确、统一的指示。目前在实验室内比较可行的是布置筛分试验和塑限试验。
　　在野外作业时，工作者一般可以依据以下来判别粉土：
　　1粉土在较干燥的时候粘结力较弱，容易破碎，经过简单的揉搓就能成为粉末形式。
　　2粉土的液限和饱和含水量都比较低。
　　3粉土具有内摩擦角小、强度较低、毛细水上升高度大等物理、力学性质。
　　4粉土表面比较粗糙，用手触摸粉土颗粒时便会感觉粗糙。
　　4.2粉土评价中现存的问题
　　由于粉土是一种较为特殊的土，是介于砂土与粘性土的中间带一种过渡性质的土，因此粉土在实际岩土工程和实验上仍存在一些问题。
　　1粉土的塑性具有不确定性，具有液塑性和假塑性，因此若以塑性指标作为粉土的评价标准，有时显得很不准确。
　　2由于粉土的特性，特别是当粉土中粉砂含量较多时，容易受到外界因素的干扰，给取样带来困难。如，使孔隙比率降低，导致分析出的粉土承载力较高等不良后果。
　　总之，粉土的评价应该是综合运用多种方法，尽可能的得到科学合理的数据。
　　结语
　　终上所述，粉土是介于砂土与粘性土中一种过渡性质的特殊土，对于粉土中各成分的含量不同，其塑性、强度等性质也不同，动力特性也会有相应的差异。因为粉土具有一些列特殊的工程特性，在未来的工程和试验研究中要综合运用多种方法和手段，尽可能的科学、客观分析出粉土的各项物理性能指标，能够在岩土工程和土木施工过程中趋利避害，得出科学合理的数据结果。
　　参考文献.
　　[1]岩土工程勘察规范〔S〕.(GBS(X)21一94).
　　[2]曹宇春,周键,黄锚松,等.粉土层液化可能性判断的地震反应分析法[J].水利学报,2003,(3):69-73
　　[3]申爱琴,郑南翔,苏毅,等.含砂低液限粉土填筑路基压实机理及施工技术研究[J].中国公路学报,2000,13(4):12-15.
　　[4]曾长女,刘汉龙,周云东.粉土动力特性研究综述[J]防灾减灾工程学报,2005,(3):101-105
　　[5]刘艳华.粉土的物理性质试验研究[J],水运工程2009,（12）:68-72
　　[6]PrestiDL.,La,iC.,Fot,iS..Geologicalandgeotechnicalin-vestigationsforgroundresponseanalyses[J].In:Geotechnicalearthquakeengineeringandmicrozonationseminar,Istanbu,lTur-key,August,2001,25~26.
　　[7]Zhang,L.Y.Assessmentofliquefactionpotentialusingoptimumseekingmethod[J].GeotechnicalAndGeoen-vironmentalEngineering,1998,124(8):739-748