土体的工程(塑性、强度、渗透等)特性源于土体的颗粒性和结构性基本特征,受到颗粒粒径大小和粒度成分的共同影响。按照相关规范,土体中小于2μm的颗粒划分为粘粒,粘粒粒组是决定塑性和水理性质的主要成分。然而,按纯几何尺寸来划分粒组,难于根据粒组的成分(比例)评价土体工程性质。例如,微小石英颗粒不显粘聚力,而摩擦效应明显;相对较大的蒙脱石颗粒则具有显著粘聚力和极小的内摩擦角。本文基于颗粒粒组的能量尺度准则,采用颗粒间相互作用力与重力的比值作为划分依据,并定义统一的微重比作为划分标准;同时本文还探索采用塑性指数作为划分依据,对工程应用提供了极大的便利。本文的主要研究工作和取得的成果如下:(1)试验研究发现,由于表面能和表面活性的不同,具有相同粒径同属几何尺度粘粒(粒径d=1.9μm)的几种矿物颗粒其塑性特性、强度特性、渗透特性等工程性质存在较大的差异。(2)对几种矿物颗粒定义统一的微重比Fe/W=10作为粒组划分的标准,由此划分的粒组称为能量尺度粒组。通过理论计算得到能量尺度粘粒组的划分界限为石英颗粒d<1.14μm;长石颗粒d<1.27μm;蒙脱石颗粒d<13.66μm;伊利石颗粒d<4.54μm;高岭石颗粒d<2.23μm。(3)对能量尺度粘粒组颗粒开展了塑性特性试验,试验表明当微重比相等时不同矿物粘粒的塑性特性十分接近;基于试验和分析结果,能量尺度的颗粒划分准则可以同时反映颗粒大小和矿物性质对工程性质影响具有合理性。(4))采用“设定某一塑性指数为依据划分粒组”方法,规定统一的塑性指数Ip=30作为粒组的划分标准,开展了试验研究得到塑性指数粘粒的划分界限为:蒙脱石颗粒d<26μm;伊利石颗粒d<14μm;高岭石颗粒d<4μm。