Испытания на изгиб для определения Atterberg пластиковые предел в почвах

Summary

Традиционный стандартизованный тест для определения пластмассовую предела в почвах осуществляется вручную, и результат зависит от оператора. Альтернативный метод, основанный на гибочных измерений представлены в данном исследовании. Это позволяет пластический предел быть получен с четким и объективным критерием.

Abstract

Тест резьбонакатные является наиболее широко используемым методом для определения предела пластика (PL) в грунтах. Он подвергся широкой критике, поскольку значительное субъективное суждение от оператора, который осуществляет испытание участвует в процессе его работы, что может существенно повлиять на конечный результат. Различные альтернативные методы были выдвинуты, но они не могут конкурировать со стандартным тестом прокатки в скорости, простоты и стоимости.

В более раннем исследовании авторов, простой метод с помощью простого устройства для определения PL был представлен (далее «нить испытание на изгиб" или просто "испытание на изгиб"); Этот метод позволил PL, чтобы получить с минимальным вмешательством оператора. В настоящей работе вариант теста оригинального изгибающего показан. Экспериментальная база такая же, как тест оригинального гибочной: почвенные нити, 3 мм в диаметре и 52 мм длиной искривляются, пока они не начинают треснуть, так что и Bendiнг производства и связанное с ним содержание влаги определяются. Тем не менее, эта новая версия позволяет рассчитать PL из уравнения, так что нет необходимости, чтобы построить любую кривую или прямую линию, чтобы получить этот параметр и, в самом деле, PL может быть достигнуто только с одной экспериментальной точки (за исключением двух экспериментальных точек рекомендуется).

Результаты PL, полученные с помощью этой новой версии очень похожи на те, полученные с помощью первоначального испытания на изгиб и стандартный тест прокатки очень опытного оператора. Лишь в отдельных случаях высокой пластичностью связного грунта, существует большая разница в результатах. Несмотря на это, испытание на изгиб работает очень хорошо для всех типов почв, как связного и очень низкой пластичностью почвах, где последние являются наиболее трудно проверить с помощью стандартного метода накатки резьбы.

Introduction

Жидкий предел (LL) и пластиковые предел (PL) являются двумя наиболее важными пределы консистенции почвы из тех , которые определены Atterberg в 1911 году ^1. LL обозначает границу между жидкими и пластиковыми состояниями, и PL между пластиком и полутвердых состояниями. LL получается во всем мире в соответствии с несколькими стандартами посредством метода Casagrande ^2,3 или тест на проникновение ^4. Оба метода проводят механически с помощью устройств; таким образом, минимальное вмешательство оператора участвует. В случае ЛП, так называемый "тест резьбонакатные" является наиболее популярным и стандартизованный метод ее определения ^2,5. Этот тест основан на подвижном грунт на 3 мм резьбы вручную до тех пор, пока оператор не считает почва будет рушиться. По этой причине он подвергся широкой критике, потому что умение и суждение оператора играют решающую роль в исходе испытания. Тест Стандарт прокатку важно зависит от многих неконтролируемых факторов, таких,применительно давление, геометрией контакта, трение, скорость прокатки, размер образца и тип почвы ^6,7. Американское общество по испытанию материалов (ASTM) разработала стандарт ASTM D 4318 , который включает простое устройство для того , чтобы свести к минимуму вмешательство оператора, ^2,8 Однако существенные различия были зарегистрированы в некоторых почвах при сравнении теста ручной прокатки против испытания в исполнении ASTM D4318 устройства ^9.

PL является очень важным параметром для геотехнических целей, так как индекс Пластичность (PI) получается из него (PI = LL – PL); ПИ используется для классификации почвы в соответствии с Диаграмме Пластичность , показанной в ASTM D 2487 ^10, основанный на исследовании Казагранде ^11,12. Ошибки в ЛП отрицательно влияют на эту классификацию ^13, и по этой причине, требуется новый тест для определения PL.

тест Пфефферкорн, конус penetromeтер, капиллярный реометр, крутящий момент реометра или напряженно-деформированного тесты приведены некоторые примеры альтернативных методов измерения почвы пластичностью ^14, но они не являются достаточными для получения PL. С помощью специального экземпляра испытаний падение конуса, большое количество исследователей попытались определить новую методику определения PL с использованием другого пенетрометра конструкций ^15-20, но без достижения какого – либо реального соглашения. Кроме того, все это основано на предположении , что прочность на сдвиг на ПЛ в 100 раз , что на Л.Л. ^21, что не соответствует действительности ^22.

Барнс ^23,24 разработал устройство , которое эмулированную условиям прокатки почвенных цилиндров в попытке сложить четкий критерий для определения PL. Тем не менее, некоторые недостатки выявляются при таком подходе, например, его сложность, продолжительность испытания и в основном сомнительные средства расчета PL ^25. Успех стандартного теста прокаткизаключается в его простоте, быстрой производительности и низкой стоимости, поэтому никакой альтернативный метод не сможет заменить его, если он не отвечает этим трем требованиям и других, таких как высокая точность и низким уровнем помех оператора.

В предыдущем исследовании авторов, новый ПЛ подход был предложен ^25: исходный поток испытание на изгиб (или просто испытание на изгиб) позволило PL , чтобы получить из графика , в котором она была представлена ​​зависимость между содержанием воды и изгибных деформаций. Авторы получили и нанесены несколько экспериментальных точек для каждой из почвы (протокол следуют, чтобы получить эти точки был таким же, как указано в настоящем документе), так что соотношение точек может быть определена двумя способами без ущерба каким-либо образом правильное определение точки пути: в качестве параболической кривой, названной изгибной кривой (рис 1А), а также две пересекающиеся прямые линии с разным наклоном, названный жесткой пластиковой линиии мягкой пластиковой линии. Жесткое-пластик линия является крутая один, и ЛП рассчитывали из него , как процент влажности , соответствующей точке среза этого с оси у (рис 1б). В этот момент отсечки сгибание производится равна нулю, что в соответствии с концепцией пластического предела, то есть., ФЛ содержание влаги , при котором почва не способна выдерживать деформации ниже этого порога (полутвердые состояние) , но это делает медведь их над ним (пластическое состояние). Хотя в первоначальном исследовании, ЛП не может быть получена непосредственно изгибающим кривой (это не пересекает ось у), эта линия была очень полезной, так как, учитывая, что изгиб кривой и пересекающиеся линии следуют очень схожие пути, изгибающий использовалось уравнение кривой , полученной из экспериментальных данных , чтобы получить дополнительные очки , чтобы, во – первых, исправить какие – либо отклонения, и, во- вторых, провести тест с помощью всего лишь несколько точек , как показано на рисунке 1В. < / Р>

Рисунок 1. Графическое представление точек BW в тестируемом почвы с помощью теста оригинального изгибу. (А) Соотношение точек представляется в виде параболической кривой, названной изгибной кривой, уравнение которой входит. (В) Соотношение точек определяется двумя пересекающимися линиями и другие дополнительные пункты добавляются (они были вычислены из гибочного уравнения кривой). Значения B получают в виде B = 52,0-D (где D является среднее расстояние, измеренное между наконечниками в момент образования трещин в мм) и PL рассчитывается как содержание воды, соответствующее точке среза жесткой пластмассовой линии с ось у. Эта цифра была изменена с Морено-Maroto и Алонсо-Azcarate ^25.к "> Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Все результаты были хорошо согласуются с теми, достигается за счет традиционного метода накатки резьбы на очень опытного оператора. Тем не менее, тест первоначальный изгиб оставался медленнее, чем стандартного испытания накатки резьбы. В попытке дополнительно экономить время тестирования, версия одноточечное была выдвинута. Он был основан на среднем изгибе склона (м) , полученных в 24 протестированных почвах, который был 0,108 (м является наклон изгиба кривой , когда она представлена ​​в двойном логарифмическом масштабе; на гибочной уравнения кривой на рис 1А появляется м) , С помощью уравнения, где был включен этот фактор, как жесткой пластмассы и мягких пластичных линий были графически нарисовано, и, таким образом, PL была оценена. Эти результаты также были тесно связаны как с тестом на многоточечного изгиба и стандартный тест прокатки. Несмотря на это одно очко Versioп быть даже быстрее, чем традиционные испытания, расчет PL был более сложным, так как построение было необходимо. По этой причине, на основании статистических критериев новое уравнение для расчета PL была разработана в данном исследовании, так что построение не требуется, и результаты могут быть достигнуты только с одной точки, в то время как экспериментальный протокол является таким же, как оригинальный изгибом контрольная работа. Эта новая версия соответствует необходимым требованиям, чтобы заменить устаревший метод накатки резьбы.

Protocol

1. Сбор, сухой и просеять опытный образец Соберите образец почвы в поле (используйте лопату или шпатель) и хранить его в полиэтиленовый пакет. Примечание: Объем выборки варьируется в зависимости от типа почвы: в мелких почвах (глин и илов) от 100 до 1000 г, как правило, достаточно, но ?…

Representative Results

Уравнение PL показано на шаге 6.1 протокола была достигнута путем статистического исследования 24 почв испытанных в предыдущем исследовании авторов 25 (таблица 1). Цель состояла в том, чтобы знать , наиболее вероятный наклон изгибу (термин м изгибного у?…

Discussion

Пластиковые предел Atterberg ¹ является очень важным параметром в почвах, в основном потому , что он широко используется для геотехнических целей ^10,11,12. Стандартный нить тест прокатки для определения PL подвергся широкой критике , потому что это в значительной степени зависит от м…

Materials

Shovel	Any	NA	It is preferable a round point metal shovel so that it can penetrate easily in the soil.
Trowel	Any	NA	It should be easy to handle both in field and laboratory, so approximately 500 g of soil should be the maximum of soil that could pick up.
Polyethylene bags	Any	NA	The size of the bags depends on the collected soil volume. If we were interested in preserving the natural moisture, use sealing tape to close the bag.
Soil splitter	PROETISA	S0012	It is not mandatory, because the quartering can be performed with the shovel, but in case of using it: it must be big enough to split several kg of sample in the cases of soils with large amounts of gravel or pebbles.
Oven	SELECTA	2001254	The oven must be able to maintain constant temperature and should have some sort of slot or outlet opening to facilitate the release of water vapor.
Lab trays	Any	NA	Metal trays are preferred over plastic because the first ones tolerate the oven temperatures better than the second ones.
Mortar and pestle	MECACISA	V112-02	A ceramic mortar is valid.  It is recommended to use a rubber covered pestle because if the pestle was of other different materials (like metal or a ceramic), it could break the sand particles.
0.40 mm sieve (or 0.425 mm sieve)	FILTRA	0,400 (or 0,425)	Make sure that the sieve mesh is in perfect conditions of use (it should not be neither broken or worn).
Brush	Any	NA	It is useful for passing the soil during the sieving.
Wash-bottle	Any	NA	It should have an approximate capacity of one litre and it should be easy to control the amount of water that it releases.
Distilled water	Any	NA	Distilled water can be purchased or obtained by filtering from tap water (in this last case, a filtering system is necessary).
Nonabsorbent smooth glass plate	Any	NA	The plate should have a minimum area of approximately 30 × 30 cm.
Metal spatula	Any	NA	The metal blade of the spatula must be flexible. Dry it with a paper after water-cleaning to prevent rusting.
Latex gloves	Any	NA	Latex, vinyl, nitrile or other impermeable materials are valid. They should be thin enough to sense the soil with the hands.
Cling film	Any	NA	Normal cling film is valid.
Airtight bags	Any	NA	Remove the air before closing them.
Thread molder	Any	NA	It is a tool designed in this experiment (drawings with dimmensions are included in this paper).
Steel pushers	Any	NA	It is a tool designed in this experiment (drawings with dimmensions are included in this paper).
Damp cloth	Any	NA	A normal damph cloth is valid.
Roll of paper	Any	NA	Normall rolls of paper used to dry hands are valid.
Caliper	Any	NA	It must have an accuracy of at least 0.1 mm.
Paper and pen	Any	NA	Paper and pen are used to write the results.
Containers with covers	Any	NA	Small cylindrical glass containers are valid. If they do not have covers, watch glasses can be used as covers. Covers are useful to avoid the loss of water during the test and also to prevent the dry soil absorbs moisture from the air after oven drying.
Precision or analytical balance	BOECO	BPS 52 PLUS	It must have an accuracy of at least 0.01 g.
Protective gloves	Any	NA	Protective gloves are used to catch the metal trays from the oven.
Tongs	Any	NA	Tongs are used to catch the hot containers from the oven.
Desiccator	MECACISA	A036-01	A normal glass desiccator with silica gel is valid to prevent the dry soil absorbs moisture from the air after oven drying.