關于細粒土分類定名的三角坐標圖法分析

潘新欣

（河北省水利水電勘測設計研究院集團有限公司，天津 300250）

在水利工程項目中， 細粒土的定名大多數(shù)采用三角坐標圖法， 因此從事水利工程的試驗人員應熟練掌握土的三角坐標圖的構(gòu)成要素及使用規(guī)則。 本文根據(jù)實際工作總結(jié)， 詳細分析了三角坐標圖法的原理和定名規(guī)律。由于細粒土定名的數(shù)量龐大，如人工定名，工作繁瑣，工作效率低，出錯率高。為了避免人工缺點，本文利用VB進行編程，實現(xiàn)了程序化自動定名， 大大提高了試驗人員對細粒土定名工作的效率與準確性。

1 三角坐標圖的特點

1.1 各粒組位置及刻度

在三角坐標圖中， 三角形為平面等邊三角形，如圖1，三條邊分別作為粉粒、黏粒和砂粒百分含量坐標軸， 三角形頂點分別代表某粒組含量的起點（0%）或終點（100%），逆時針方向增大。 百分含量用坐標軸所示長度占三角形邊長長度百分數(shù)表示，三角形內(nèi)任意一點所對應的砂粒百分含量、 粉粒百分含量和黏粒百分含量之和恒等于100%。 三角形底邊代表粉粒（顆粒直徑：0.005～0.075mm）百分含量，左側(cè)頂點代表粉粒含量的0%點， 右側(cè)頂點代表粉粒含量100%。 底邊10等分后，逆時針每個等分點刻度對應粉粒 含 量10%，20%，30%，40%，50%，60%，70%，80%，90%。三角形右側(cè)腰邊代表黏粒（顆粒直徑：＜0.005mm）含量（%）， 三角形左側(cè)腰邊表示砂粒（顆粒直徑：＞0.075mm）含量（%），同理，可知黏粒百分含量和砂粒百分含量的起點與終點及其他刻度的相應位置。

圖1 土的三角坐標分類

1.2 網(wǎng)格線

過粉粒含量坐標軸上10%刻度的點， 作砂粒含量坐標軸的平行線與黏粒含量坐標軸相交， 此線段上所有的點粉粒含量均為10%， 同理可作粉粒含量20%，30%……90%的線段； 過黏粒含量坐標軸10%刻度的點， 作粉粒含量坐標軸的平行線與砂粒含量坐標軸相交，此線段上所有的點黏粒含量均為10%，同理可作黏粒含量20%，30%……90%和3%，6%，15%的線段； 過砂粒含量坐標軸上10%刻度的點，作黏粒含量坐標軸的平行線與粉粒含量坐標軸相交，此線段上所有的點砂粒含量均為10%， 同理可作砂粒含量20%，30%……90%的線段； 所有線段構(gòu)成了三角坐標圖的網(wǎng)格線。

1.3 其他

三角形三個頂點與對邊中點（刻度50%）的連線交于一點，為中心點，中心點代表黏粒含量、砂粒含量和粉粒含量均相等，三者之和為100%。

過中心點分別做三條邊的垂線 （也是平分線），垂直于粉粒含量坐標軸的線段上的點， 表示砂粒含量與粉粒含量均相等； 垂直于黏粒含量坐標軸的線段上的點，表示粉粒含量與黏粒含量均相等；垂直于砂粒含量坐標軸線段上的點， 表示黏粒含量與砂粒含量均相等。

2 三角坐標圖的分區(qū)

為了區(qū)分土的分類定名規(guī)律， 把同一規(guī)則分類定名的區(qū)域進行歸類， 具體劃分是根據(jù)控制指標黏粒百分含量多少將三角坐標圖分為Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)和Ⅳ區(qū)。

Ⅰ區(qū)：黏粒含量等于0%的線段與代表黏粒含量等于3%的線段、黏粒含量坐標軸、砂粒含量坐標軸所圍成的梯形區(qū)域。

Ⅱ區(qū)：黏粒含量等于3%的線段、過三角坐標圖的重心（也是中心點）作一條平行于粉粒含量坐標軸且與砂粒含量坐標軸和黏粒含量坐標軸相交的輔助線（分別相交于A、B點）、黏粒含量坐標軸、砂粒含量坐標軸所圍成的梯形區(qū)域。

Ⅲ區(qū)： A、B兩點的連線與黏粒含量等于50%的線段，黏粒含量坐標軸、砂粒含量坐標軸所圍成的梯形區(qū)域。

Ⅳ區(qū)：除以上區(qū)域外，剩余三角形區(qū)域為Ⅳ區(qū)。

3 分類定名規(guī)則

3.1 Ⅰ區(qū)

Ⅰ區(qū)控制指標黏粒含量在0%～3%之間， 根據(jù)相對指標砂粒含量確定土的定名： 當砂粒含量小于等于50%時定為粉土，當砂粒含量大于50%且小于等于85%時定為粉砂，當砂粒含量大于85%時按照相應標準的規(guī)定從粗到細確定粗粒土的定名。

3.2 Ⅱ區(qū)

Ⅱ區(qū)控制指標黏粒含量在3%～33.3%之間，但又可細分為6小類，再根據(jù)砂粒含量與粉粒含量的相對多少具體確定土名，共12種土名，具體如表1。

表1 Ⅱ區(qū)土的定名規(guī)則

3.3 Ⅲ區(qū)

Ⅲ區(qū)控制指標黏粒含量在33.3%～50%之間，過中心點延長三角坐標圖底邊的垂直平分線， 交于點C。 根據(jù)砂粒含量、粉粒含量與黏粒含量的相對多少對土的定名如表2。

表2 Ⅲ區(qū)土的定名規(guī)則

3.4 Ⅳ區(qū)

Ⅳ區(qū)控制指標黏粒含量在50%～100%之間，又可分為黏土和重黏土兩種。當黏粒含量在50%～60%之間，應定為黏土；當黏粒含量大于60%時，應定為重黏土。

3.5 其他

黏土、粉質(zhì)黏土和砂質(zhì)黏土還可用如下方法確定：

（1）當滿足砂粒百分含量小于等于50%，為細粒土。

（2）如果黏粒百分含量大于60%時，定名為重黏土。

如果黏粒百分含量小于等于60%且黏粒百分含量大于30%時，分兩種情況：①如果黏粒百分含量大于砂粒百分含量， 且黏粒百分含量大于粉粒百分含量時，定名為黏土。 ②不滿足上述情況時，如果粉粒百分含量大于砂粒百分含量時，定名為粉質(zhì)黏土。 否則定名為砂質(zhì)黏土。

4 程序化自動定名

當采用VB編程時，其主要程序語句如下：

5 結(jié)語

（1） 通過對土的三角坐標圖構(gòu)成要素的分析介紹，使試驗人員能更好理解與掌握土的定名規(guī)則，工作中根據(jù)試驗成果能更準確地為細粒土進行定名。

（2） 通過編寫土的自動定名程序， 實現(xiàn)對細粒土的快速定名，大大節(jié)省了人力、物力，提高了試驗人員的工作效率。