液性指數

液性指數是判斷土的軟硬狀態的指數，用於確定粘性土的狀態和極限承載能力。液性指數與土的類別及含水量有關，同一種土，含水量越大則液性指數越大，土質越軟。液性指數可以用以下公式計算：

IL=ω-ωp/ωL-ωp

其中，ω：土的實際含水量，ωp：塑性界限含水量，即粘性土處於塑性狀態與半固體狀態之間的界限含水量

ωL：粘性土的液限。根據液性指數大小，對土的狀態分類如下，液性指數≤0 為堅硬；0< 液性指數≤0.25 為硬塑；0.25< 液性指數≤0.75為可塑；0.75<液性指數≤1為 軟塑；液性指數>1 為流塑。《市政公用工程管理與實務》對土的液性指數定義如下：液性指數<0為 堅硬、半堅硬狀態；0 ≤液性指數<0.5 為硬塑狀態；0.5≤ 液性指數 <1為軟塑狀態；>=1 流塑狀態。

液性指數在工程中已得到廣泛應用，在《建築樁基技術規範》及《公路橋涵地基與基礎設計規範》都採用液性指數來確定地基土的承載力，有些學者利用液性指數結合孔隙比來研究地基土的承載力，研究液性指數與孔隙比、天然含水量、粘聚力、壓縮係數及壓縮模量等參數之間的相關性。

液性指數與土的類別及含水量有關，同一種土，含水量越大則液性指數越大，土質越軟。

粘性土有縮限、塑限和液限等幾個分界線，當含水量小於縮限時土體處於固態，且體積不再再發生變化，當處於縮限和塑限之間時土體體積隨含水量減小體積變化，仍處於固態，當土體含水量處於塑限和液限之間時，土體具有可塑性，即可以塑造出各種形狀，當土體含水量大於液限時，土體處於流動狀態，即土體具有可流動性。分別對應上面的堅硬、硬塑、可塑和軟塑、流塑。

可塑性是粘性土區別於砂土的重要特徵。一般用塑性指數 Ip 來表示。可塑性的大小用土處在塑性狀態的含水量變化範圍來衡量，從液限到塑限含水量的變化範圍愈大，土的可塑性愈好。塑性指數習慣上用不帶%的數值表示。塑性指數是粘土的最基本、最重要的物理指標之一，它綜合地反映了粘土的物質組成，廣泛應用於土的分類和評價。塑性指數綜合反映了土的顆粒大小、礦物成分，在工程中常用於細粒土的分類，如 Ip >17，為粘土；10 粉質粘土。

粘性土最主要的物理狀態特徵值是它的稠度，液性指數是表徵土的稠度狀態的指標。粘性土的稠度是指土的軟硬程度或對外力引起變形或破壞的抵抗能力。隨著含水量的變化，粘性土處在不同的物理狀態。當含水量很小時，粘性土處於固態或半固態；隨著土中含水量的增大，土逐漸變軟，並在外力作用下可任意改變形狀，處於可塑狀態；若含水量繼續增大，土變得越來越軟，甚至不能保持一定的形狀，呈現流塑 ～ 流動狀態。土顆粒間的的連結關係可分為：顆粒間的直接接觸、膠結、結合水及冰連結，土體受外力作用時要引起變形需抵抗顆粒與顆粒間的連結。飽和軟粘土間的顆粒主要以結合水相連結，由於弱結合水在外力的作用下可以移動，所以顆粒周圍的結合水膜厚度是不同的，顆粒連結處結合水膜厚度最小。當土顆粒之間的連結為強結合水時，土呈固態或半固態；土顆粒間的連結為弱結合水時，土為可塑狀態；當土顆粒或顆粒組之間被自由水隔開時，土為流態。土的稠度狀態從本質上講是土抵抗外力變形的能力，而這一能力從微觀結構上分析由土顆粒的組成、排列及顆粒間的連結決定。從前面的分析可知，飽和軟粘土含有相當數量的自由水，其稠度狀態並不取決於孔隙中所有水的狀態，而是取決於顆粒連接處的水膜狀態。原狀土和重塑土具有相同的液性指數，但是其抵抗外力的強度是不同的。