疏浚淤泥的液限、塑限及塑性指数测定方法
阅读说明：本技术 疏浚淤泥的液限、塑限及塑性指数测定方法 (Method for measuring liquid limit, plastic limit and plasticity index of dredged sludge ) 是由 陈俭 罗燕山 梁雄威 林璇 钟原 张伯发 宋长颖 于 2021-07-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及环境工程技术领域,公开了疏浚淤泥的液限、塑限及塑性指数测定方法,包括以下步骤：S1:取样；S2：将含有一定含水率土样的试样杯放置于联合测定仪底座上,调节升降座使圆锥仪的锥尖接触对准土样顶面；S3：令圆锥自由下落坠入土样中5s后记录圆锥下沉深度,取圆锥附近10g土样测定其含水率；S4：取不同含水量的试样杯重复S2和S3两步测得多组数值；S5：以含水率为横坐标,圆锥下沉深度为纵坐标,在双对数坐标中绘制关系曲线；S6：在关系图上查得下沉深度17mm所对应的含水率为液限,2mm所对应的含水率为塑限,液塑限之差为塑性指数；S7：使用滚搓法验证上述测得的塑性含水率。该方法同步测定淤泥多组性能,方便快捷,能够提高测定结果的准确性。(The invention relates to the technical field of environmental engineering, and discloses a method for measuring liquid limit, plastic limit and plasticity index of dredged sludge, which comprises the following steps: s1, sampling; s2: placing a sample cup containing a soil sample with certain water content on a base of the joint determinator, and adjusting a lifting seat to enable a cone tip of a cone analyzer to be in contact with and aligned with the top surface of the soil sample; s3: the cone is allowed to fall freely into the soil sample for 5s, then the sinking depth of the cone is recorded, and 10g of soil sample near the cone is taken to measure the water content; s4: taking sample cups with different water contents, repeating the steps of S2 and S3 to obtain a plurality of groups of values; s5: drawing a relation curve in a double logarithmic coordinate by taking the water content as a horizontal coordinate and the cone sinking depth as a vertical coordinate; s6: checking the relation graph to obtain that the water content corresponding to the sinking depth of 17mm is a liquid limit, the water content corresponding to 2mm is a plastic limit, and the difference of the liquid-plastic limits is a plasticity index; s7: and verifying the measured plastic water content by using a rolling and rubbing method. The method for synchronously measuring the multiple groups of performances of the sludge is convenient and quick, and can improve the accuracy of the measurement result.)
技术领域
本发明涉及环境工程技术领域，具体为疏浚淤泥的液限、塑限及塑性指数测定方法。
背景技术
城市河道受纳的水流包括城市地表径流、生活污水和工业废水，这些水流中所夹带的颗粒状物质和溶解性物质在一定的水力条件以及化学、生物作用下会发生沉降，转变为水体沉积物。又因城市汇水区下垫面透水性与粗糙度较低，增大了径流强度，使地面沉积物易被径流夹带。径流主要以管道流方式汇入水体，缺乏植被带对径流中颗粒物的滤除作用，所以城市河道水体沉积物生成率高于自然生态系统中的水体，这使得河道水力、水文条件以及通航能力严重恶化。水体沉积物形成过程中，通过吸附、络合、化学反应等一系列物理化学作用，将进入水体的重金属、POPs等污染物聚集起来，当水与沉积物界面的环境条件发生变化时，富集在沉积物中的污染物又会重新释放出来，成为水环境的内源污染，对水体生态环境与水流流动通畅性造成了严重威胁，河道、湖泊疏浚已成为水环境综合治理中不可或缺的重要环节。
河道疏浚后会产生大量的淤泥，这些淤泥进行固化改性后一般都会运输用作路基工程回填土、机场路基回填土以及园林绿化用土等方面，让淤泥变废为宝化作可利用的资源，但是固化淤泥的液限、塑限及塑性指数等力学性能参数需符合满足国家律法规定的标准后，才能进行使用以保证工程的安全质量，因此需要对固化改性后的淤泥进行性能测定。然而现有的对其参数测定方法是依靠提高试验的次数来规避试验误差，其试验的测定结果还是存在一定较大的误差，影响测定结果的精准度；而且现有的测定方法繁琐，测定起来比较麻烦。
因此，我们推出了疏浚淤泥的液限、塑限及塑性指数测定方法。
发明内容
本发明的目的在于提供疏浚淤泥的液限、塑限及塑性指数测定方法，该方法能够同时测定固化淤泥的多项性能参数，方便快捷，同时还设置有后续的验证对比测试，让验证对比试验的测定数值对比评定得到的淤泥性能参数，提高试验结果的精准性，从而解决了上述背景中所提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：疏浚淤泥的液限、塑限及塑性指数测定方法，包括以下步骤：
S1:取样，取具有代表性的土样数量若干，并对该土样进行处理；
S2：将盛装有含有一定含水率的膏状土样的试样杯放置于光电联合测定仪的底座上，随后调节升降座，使圆锥仪的锥尖接触对准土样的水平样面；
S3：启动落锥开关，令光电联合测定仪的圆锥自由下落坠入土样中，经5s后立即记录圆锥下沉深度(贯入量/h)，然后取圆锥附近10g土样测定其含水率；
S4：取不同含水量的试样杯重复上述S2和S3两步，共测得3个含水率所对应的贯入量值；
S5：以含水率为横坐标，圆锥下沉深度为纵坐标，在双对数坐标中绘制关系曲线；
S6：在圆锥下沉深度与含水率的关系图上，查得下沉深度为17mm时所对应的含水率为液限，查得下沉深度为2mm时所对应的含水率为塑限，以百分数进行表示，液塑限之差为塑性指数；
S7：使用滚搓法验证上述测得的塑性含水率，加强试验结果的准确性。
进一步地，所述S1步骤中，土样处理包括以下步骤：
S101：采取代表性地区的土样，历经3-6个月的自然风干后，立即将土样运输中实验室中，并避光保存于4℃的冰箱中；
S102：取适量风干后粒径大于0.5mm的土粒或者杂物，用带橡皮头的研杵或者木棒在橡皮板上压碎，随后使用筛孔为0.5mm的方孔筛进行过筛处理，除去土样中的杂质；
S103：用电子秤多次量取200g的土样并将其分别放入分别标记a、b和c的三个试样杯中，随后向三个器皿中加入不同数量的蒸馏水，使用玻璃棒搅拌调和成密实均匀的膏状；
S104：在将土样搅拌调和成密实均匀的膏状后，在器皿的端口处封盖密封膜，使用密封膜封盖密封保存土样18h以上，以待使用。
进一步地，所述S3中的圆锥作自由下落前应在其尖端外壁上均匀涂抹一层凡士林，且取下坠后圆锥附近的土样测定含水率前应使用挖勺去掉测试用的凡士林土。
进一步地，所述S5中绘制关系曲线时，测得的3个含水率对应的三点连成一条直线，当三点不在一条直线，通过高含水率的一点与其余两点连成两条直线。
进一步地，所述S6中在圆锥下沉深度为2mm处查得相应的含水率，当含水率的差值小于2％时应以该两点含水率的平均值与高含水率的点连成一线，当两个含水率的差值大于、等于2％时，应补做实验。
进一步地，所述S7中的滚搓法验证试验操作步骤如下；
S701：使用电子秤量取0.5mm筛下的代表性土样100g,放置在盛土皿中加入纯水进行搅拌均匀，湿润过夜；
S702:将制备好的试样在手里揉捏至不粘手，随后捏扁，当土样出现裂缝时，表示含水量接近塑性；
S703：称取接近塑性含水量的试样8-10g，用手握成椭圆形，随后将其放置在毛玻璃板上用手掌滚搓成土条；
S704：当土条搓成3mm时产生裂缝并开始断裂，表示试样的含水率达到塑性含水量，当土条搓成3mm时不产生裂缝或者土条直径大于3mm时开始断裂，都应当重新取样进行试验；
S705：使用分度值为0.02mm的卡尺量取直径为3mm有裂缝的土条3-5g，测定土条的含水量。
进一步地，所述S701中取样加纯水制取样土的含水率应分别与S103中制取试样的含水率保持一致，其测定含水率结果用于对比联合测定仪测得的试样塑性含水率。
进一步地，所述S701中加水调和后的土样应放置于真空环境中进行储存，并在盛土器皿端口处使用密封膜密封。
进一步地，所述S703中滚搓土条时手掌的压力要均匀施加在土条上，不得使土条在毛玻璃上无力滚动，土条不得有空心现象，土条的长度不宜大于手掌的宽度。
进一步地，所述S704中,滚搓法塑限试验应进行两侧平行测定，两次测值的差值不得大于1％，WL大于或等于40％时，不得大于2％。
本发明提出的疏浚淤泥的液限、塑限及塑性指数测定方法，采用光电联合测定仪的圆锥仪自由落体沉入带测定的膏状土样中5s后记录贯入量，取圆锥附近10g土样测定其含水率，反复变量多次测定不同组的含水量试样得到多组数据，以含水率为横坐标，圆锥下沉深度为纵坐标，在双对数坐标中绘制关系曲线，关系图上查得下沉深度17mm所对应的含水率为液限，2mm所对应的含水率为塑限，液塑限之差为塑性指数，能够快速同步的将淤泥固化后液限、塑限及塑性指数的具体性能参数测定出来，方便快捷。
附图说明
图1为本发明疏浚淤泥的液限、塑限及塑性指数测定方法的整体流程图；
图2为本发明疏浚淤泥的液限、塑限及塑性指数测定方法的S1中土样处理流程图；
图3为本发明疏浚淤泥的液限、塑限及塑性指数测定方法的联合测定注意事项表；
图4为本发明疏浚淤泥的液限、塑限及塑性指数测定方法的联合测定固化土样力学性能表；
图5为本发明疏浚淤泥的液限、塑限及塑性指数测定方法的S7中滚搓法验证流程图；
图6为本发明疏浚淤泥的液限、塑限及塑性指数测定方法的滚搓验证注意事项表图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1、图3和图4，疏浚淤泥的液限、塑限及塑性指数测定方法，包括以下步骤：
步骤一:取样，取具有代表性的土样数量若干，并对该土样进行处理；
步骤二：将盛装有含有一定含水率的膏状土样的试样杯放置于光电联合测定仪的底座上，随后调节升降座，使圆锥仪的锥尖接触对准土样的水平样面；
步骤三：启动落锥开关，令光电联合测定仪的圆锥自由下落坠入土样中，经5s后立即记录圆锥下沉深度(贯入量/h)，然后取圆锥附近10g土样测定其含水率；
步骤四：取不同含水量的试样杯重复上述步骤二和步骤三两步，共测得3个含水率所对应的贯入量值；
步骤五：以含水率为横坐标，圆锥下沉深度为纵坐标，在双对数坐标中绘制关系曲线；
步骤六：在圆锥下沉深度与含水率的关系图上，查得下沉深度为17mm时所对应的含水率为液限，查得下沉深度为2mm时所对应的含水率为塑限，以百分数进行表示，液塑限之差为塑性指数；
步骤七：使用滚搓法验证上述测得的塑性含水率，加强试验结果的准确性。
步骤三中的圆锥作自由下落前应在其尖端外壁上均匀涂抹一层凡士林，且取下坠后圆锥附近的土样测定含水率前应使用挖勺去掉测试用的凡士林土；步骤五中绘制关系曲线时，测得的3个含水率对应的三点连成一条直线，当三点不在一条直线，通过高含水率的一点与其余两点连成两条直线；步骤六中在圆锥下沉深度为2mm处查得相应的含水率，当含水率的差值小于2％时应以该两点含水率的平均值与高含水率的点连成一线，当两个含水率的差值大于、等于2％时，应补做实验。
请参阅图1和图2，步骤一中，土样处理包括以下步骤：
S101：采取代表性地区的土样，历经3-6个月的自然风干后，立即将土样运输中实验室中，并避光保存于4℃的冰箱中；
S102：取适量风干后粒径大于0.5mm的土粒或者杂物，用带橡皮头的研杵或者木棒在橡皮板上压碎，随后使用筛孔为0.5mm的方孔筛进行过筛处理，除去土样中的杂质；
S103：用电子秤多次量取200g的土样并将其分别放入分别标记a、b和c的三个试样杯中，随后向三个器皿中加入不同数量的蒸馏水，使用玻璃棒搅拌调和成密实均匀的膏状；
S104：在将土样搅拌调和成密实均匀的膏状后，在器皿的端口处封盖密封膜，使用密封膜封盖密封保存土样18h以上，以待使用。
请参阅图1、图5和图6，步骤七中的滚搓法验证试验操作步骤如下；
S701：使用电子秤量取0.5mm筛下的代表性土样100g,放置在盛土皿中加入纯水进行搅拌均匀，湿润过夜；
S702:将制备好的试样在手里揉捏至不粘手，随后捏扁，当土样出现裂缝时，表示含水量接近塑性；
S703：称取接近塑性含水量的试样8-10g，用手握成椭圆形，随后将其放置在毛玻璃板上用手掌滚搓成土条；
S704：当土条搓成3mm时产生裂缝并开始断裂，表示试样的含水率达到塑性含水量，当土条搓成3mm时不产生裂缝或者土条直径大于3mm时开始断裂，都应当重新取样进行试验；
S705：使用分度值为0.02mm的卡尺量取直径为3mm有裂缝的土条3-5g，测定土条的含水量。
S701中取样加纯水制取样土的含水率应分别与S103中制取试样的含水率保持一致，其测定含水率结果用于对比联合测定仪测得的试样塑性含水率，加水调和后的土样应放置于真空环境中进行储存，并在盛土器皿端口处使用密封膜密封；S703中滚搓土条时手掌的压力要均匀施加在土条上，不得使土条在毛玻璃上无力滚动，土条不得有空心现象，土条的长度不宜大于手掌的宽度；S704中,滚搓法塑限试验应进行两侧平行测定，两次测值的差值不得大于1％，WL大于或等于40％时，不得大于2％。
综上所述：本发明提出的疏浚淤泥的液限、塑限及塑性指数测定方法，采用光电联合测定仪的圆锥仪自由落体沉入带测定的膏状土样中5s后记录贯入量，取圆锥附近10g土样测定其含水率，反复变量多次测定不同组的含水量试样得到多组数据，以含水率为横坐标，圆锥下沉深度为纵坐标，在双对数坐标中绘制关系曲线，关系图上查得下沉深度17mm所对应的含水率为液限，2mm所对应的含水率为塑限，液塑限之差为塑性指数，能够快速同步的将淤泥固化后液限、塑限及塑性指数的具体性能参数测定出来，方便快捷；在淤泥固化后液限、塑限及塑性指数的具体性能参数测定出来后，采用滚搓法制取多组对应含水量的试样土条，利用搓成3mm时产生裂缝并开始断裂的试样土条测定的含水量数值，进行多组平行试验后将其结果与之前测定的土样塑限含水量数值进行对比，平判所测定的液限、塑限及塑性指数结果的精准度，加强试验数据的准确性；采用试验和制图相结合的方式测定相关的淤泥性能参数，在要求亲自动手实验的前提下，还需要操作者有良好的制图能力，对试验者的动手能力和制图绘画能力都能得到良好的培养。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1.本发明提出的疏浚淤泥的液限、塑限及塑性指数测定方法，采用光电联合测定仪的圆锥仪自由落体沉入带测定的膏状土样中5s后记录贯入量，取圆锥附近10g土样测定其含水率，反复变量多次测定不同组的含水量试样得到多组数据，以含水率为横坐标，圆锥下沉深度为纵坐标，在双对数坐标中绘制关系曲线，关系图上查得下沉深度17mm所对应的含水率为液限，2mm所对应的含水率为塑限，液塑限之差为塑性指数，能够快速同步的将淤泥固化后液限、塑限及塑性指数的具体性能参数测定出来，方便快捷。
2.本发明提出的疏浚淤泥的液限、塑限及塑性指数测定方法，在淤泥固化后液限、塑限及塑性指数的具体性能参数测定出来后，采用滚搓法制取多组对应含水量的试样土条，利用搓成3mm时产生裂缝并开始断裂的试样土条测定的含水量数值，进行多组平行试验后将其结果与之前测定的土样塑限含水量数值进行对比，平判所测定的液限、塑限及塑性指数结果的精准度，加强试验数据的准确性。
3.本发明提出的疏浚淤泥的液限、塑限及塑性指数测定方法，采用试验和制图相结合的方式测定相关的淤泥性能参数，在要求亲自动手实验的前提下，还需要操作者有良好的制图能力，对试验者的动手能力和制图绘画能力都能得到良好的培养。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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