1.5 黏性土的物理特征
1.5.1 黏性土的界限含水量
同一种黏性土随其含水量的不同，分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态。所谓可塑状态，就是当黏性土在某含水量范围内，可用外力塑成任何形状而不发生裂纹，并当外力移去后仍能保持既得的形状，土的这种性能称为塑性，是黏性土区别于砂土的重要特征。黏性土由一种状态转到另一种状态的分界含水量，称为界限含水量。它对黏性土的分类及工程性质的评价有重要意义。
1.液限ωL
如图1.9所示，土由可塑状态转到流动状态的界限含水量称为液限 （也称为塑性上限含水量或流限）。我国目前采用锥式液限仪 （图1.10）测定土的液限。将盛土杯中装满调匀的土样，刮平土面，将重76g、锥角为30°的圆锥体放在试样表面的中心，锥体在自重作用下徐徐沉入土中，若经5s恰好沉入10mm，测定此时杯内土样的含水量即为液限。
2.塑限ωP
土由半固态转到可塑状态的界限含水量称为塑限（也称为塑性下限含水量）。
图1.9 黏性土的物理状态与含水量关系
塑限采用搓条法测定。将直径小于10mm的土球放在毛玻璃板上，用手掌慢慢搓成直径为3mm的长细条时，正好产生断裂，此时土条的含水量就是塑限。
图1.10 锥式液限仪（单位：mm）
3.缩限ωS
土由半固体状态不断蒸发水分，则体积逐渐缩小，直到体积不再缩小时土的界限含水量称为缩限。
缩限用蒸发皿法测定。
土的半固态与可塑状态的区别在于前者塑成任何形状后，产生裂纹，后者没有裂纹；流动状态与可塑状态的区别在于前者不能保持已有的形状，产生流动变形，而后者能保持既得的形状。
1.5.2 黏性土的塑性指数和液性指数
1.塑性指数IP
塑性指数是指液限和塑限的差值（省去%符号），即土处在可塑状态的含水量变化范围，用符号IP表示，即
显然，液限和塑限之差（或塑性指数）越大，土处于可塑状态的含水量范围也越大。塑性指数的大小与土中结合水的含量有关，即与土的颗粒组成、土粒的矿物成分等因素有关。从土的颗粒来说，土粒越细且细颗粒（黏粒）的含量越高，则其比表面积和可能的结合水含量越高，因而IP也随之增大。从矿物成分来说，黏土矿物可能具有的结合水量大（其中尤以蒙脱石类为最大），因而IP也大。
由于塑性指数在一定程度上综合反映了影响黏性土特征的各种重要因素，因此，在工程上常按塑性指数对黏性土进行分类。
《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）规定，黏性土按塑性指数IP值可划分为黏土、粉质黏土。
2.液性指数IL
液性指数是指黏性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比，用符号IL表示，即
从式（1.15）中可见，当土的天然含水量ω＜ωP时，IL＜0，天然土处于坚硬状态；当ω＞ωL时，IL＞1，天然土处于流动状态；当ω在ωP与ωL之间时，即IL在0～1之间，则天然土处于可塑状态。因此可以利用液性指数IL来表示黏性土所处的软硬状态。IL值越大，土质越软；反之，土质越硬。
《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）规定，黏性土根据液性指数值划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑及流塑5种软硬状态，其划分标准见表1.9。
表1.9 黏性土软硬状态的划分
1.5.3 黏性土的灵敏度和触变性
1.黏性土的灵敏度
天然状态下的黏性土通常都具有一定的结构，当受到外来因素的扰动时，土粒间的胶结物质以及土粒、离子、水分子所组成的平衡体系受到破坏，土的强度降低和压缩性增大。土的结构对强度的这种影响，一般用灵敏度来衡量。土的灵敏度是以原状土的强度与同一土经重塑（指在含水量不变条件下使土的结构彻底破坏）后的强度之比来表示的。重塑试样具有与原状试样相同的尺寸、密度和含水量。测定强度所用的常用方法有无侧限抗压强度试验和十字板抗剪强度试验，对于饱和黏性土的灵敏度St可按式（1.16）计算,即
式中 qu——原状试样的无侧限抗压强度，kPa；
q′u——重塑试样的无侧限抗压强度，kPa。
根据灵敏度可将饱和黏性土分为低灵敏度（1＜St≤2）、中灵敏度（2＜St≤4）和高灵敏度（St＞4）三类。土的灵敏度越高，其结构性越强，受扰动后土的强度降低就越多。所以在基础施工中应注意保护基槽，尽量减少对土结构的扰动。
为了防止基底土（特别是软土）受到浸水或其他原因的扰动，基坑（槽）挖好后应立即做垫层或浇筑基础；否则，挖土时应在基底标高以上保留150～300mm厚的土层，待基础施工时再行挖去。如用机械挖土，为防止基底土被扰动，结构被破坏，不应直接挖到坑（槽）底，应根据机械种类，在基底标高以上留出200～300mm，待基础施工前用人工铲平修整。挖土不得挖至基坑（槽）的设计标高以下，如个别处超挖，应用与基土相同的土料填补，并夯实到要求的密实度。如用原土填补不能达到要求的密实度时，应用碎石类土填补，并仔细夯实。重要部位如被超挖时，可用低强度等级的混凝土填补。
2.黏性土的触变性
饱和黏性土的结构受到扰动，导致强度降低，但当扰动停止后，土的强度又随时间而逐渐增大。这是由于土粒、离子和水分子体系随时间而逐渐趋于新的平衡状态的缘故。黏性土的这种抗剪强度随时间恢复的胶体化学性质称为土的触变性。例如，在黏性土中打桩时，桩侧土的结构受到破坏而强度降低，但在停止打桩以后，土的强度渐渐恢复，桩的承载力逐渐增加，这也是受土的触变性影响的结果。