واختبار الانحناء لتحديد الحد البلاستيك Atterberg في التربة

Summary

يتم إجراء اختبار موحد التقليدية لتحديد الحد البلاستيك في التربة من جهة، والنتيجة بالاعتماد على المشغل. وتقدم طريقة بديلة على أساس القياسات الانحناء في هذه الدراسة. وهذا يسمح للحد البلاستيك التي سيتم الحصول عليها مع معيار واضح وموضوعي.

Abstract

اختبار الموضوع المتداول هو الأسلوب الأكثر شيوعا لتحديد الحد البلاستيك (PL) في التربة. ووجهت انتقادات على نطاق واسع، وذلك لأن حكم ذاتي كبير من المشغل أن ينفذ تشارك الاختبار خلال أدائها، والتي قد تؤثر على النتيجة النهائية بشكل كبير. وقد وضعت طرق بديلة مختلفة إلى الأمام، لكنها لا يمكن أن تتنافس مع اختبار المتداول القياسي في السرعة والبساطة والتكلفة.

في دراسة سابقة من قبل المؤلفين، تم تقديم طريقة بسيطة مع جهاز بسيط لتحديد PL (ل"موضوع الانحناء اختبار" أو ببساطة "الانحناء اختبار")؛ هذا الأسلوب يسمح للPL التي يمكن الحصول عليها مع الحد الأدنى من التدخل المشغل. في هذه الورقة يتم عرض نسخة من اختبار الانحناء الأصلي. على أساس تجريبي هو نفس اختبار الانحناء الأصلي: المواضيع التربة التي هي 3 مم وقطرها 52 ملم وعازمة يمر وقت طويل حتى أنها بداية لكسر، بحيث أن كلا من bendiنانوغرام المنتجة ويتم تحديد محتواه الرطوبة ذات الصلة. ومع ذلك، هذا الإصدار الجديد يتيح حساب PL من المعادلة، لذلك ليس من الضروري رسم أي منحنى أو خط مستقيم للحصول على هذه المعلمة و، في الواقع، PL يمكن أن يتحقق مع وجهة التجريبية واحد فقط (ولكن نقطتين التجريبية ينصح).

نتائج PL تم الحصول عليها مع هذا الإصدار الجديد هي مشابهة جدا لتلك التي حصلنا عليها من خلال اختبار الانحناء الأصلي واختبار المتداول القياسية بواسطة مشغل من ذوي الخبرة العالية. إلا في حالات معينة من ارتفاع مرونة التربة متماسكة، هناك فرق أكبر في النتيجة. على الرغم من هذا، واختبار الانحناء يعمل بشكل جيد جدا لجميع أنواع التربة، سواء متماسكة ومنخفضة جدا التربة اللدونة، حيث هذه الأخيرة هي الأكثر صعوبة في اختبار عن طريق أسلوب الموضوع المتداول القياسية.

Introduction

السائل حد (ليرة لبنانية) والبلاستيك حد (PL) هما أهم حدود الاتساق التربة من تلك التي تم تحديدها من قبل Atterberg في عام 1911 ^1. ويمثل ليرة لبنانية على الحدود بين ولايات السائلة والبلاستيكية، وPL بين البلاستيك ودول نصف صلبة. يتم الحصول على ليرة لبنانية في جميع أنحاء العالم وفقا لعدة معايير من خلال أسلوب CASAGRANDE ^2،3 أو اختبار الاختراق ^(4). تجرى كلتا الطريقتين ميكانيكيا بواسطة الأجهزة. وبالتالي، الحد الأدنى من التدخل مشغل متورط. في حالة PL، ما يسمى ب "موضوع المتداول اختبار" هو الأسلوب الأكثر شعبية وموحد لتصميمها ^2،5. ويستند هذا الاختبار على المتداول التربة إلى 3 المواضيع مم باليد حتى يعتبر المشغل التربة إلى أن تنهار. لهذا السبب قد تعرض لانتقادات على نطاق واسع لأن المهارة وحكم المشغل تلعب دورا حاسما في نتائج الاختبار. اختبار المتداول القياسية يتأثر الأهم من قبل العديد من العوامل الخارجة عن السيطرة، مثلكما ضغط التطبيقية، الهندسة الاتصال، والاحتكاك، وسرعة المتداول، وحجم العينة ونوع التربة ^6،7. وضعت الجمعية الأمريكية للاختبارات والمواد (ASTM) وASTM D 4318 المعيار الذي يتضمن جهاز بسيط من أجل تقليل تدخل المشغل ^2،8، ولكن تم الإبلاغ عن فروق ذات دلالة إحصائية في بعض التربة عند مقارنة اختبار المتداول اليدوي من هذا الاختبار التي يقوم بها الجهاز ASTM D4318 ^9.

PL هو معيار مهم جدا لأغراض الجيوتقنية، حيث يتم الحصول على مؤشر اللدونة (PI) من ذلك (PI = ليرة لبنانية – PL)؛ يستخدم PI لتصنيف التربة وفقا للمخطط اللدونة هو مبين في ASTM D 2487 ¹⁰ بناء على أبحاث قام بها CASAGRANDE ^11،12. أخطاء في PL تؤثر سلبا على هذا التصنيف ^13، ولهذا السبب، لا بد من اختبار جديد لتحديد PL.

Pfefferkorn اختبار، penetrome مخروطثالثا، مقياس غلفاني الشعرية، مقياس غلفاني عزم الدوران أو الإجهاد والانفعال الاختبارات هي بعض الأمثلة على طرق بديلة لقياس مرونة التربة ^14، ولكن هذه ليست كافية للحصول على PL. مع المثيل خاص من الاختبارات سقوط مخروط، وقد حاول عدد كبير من الباحثين لتحديد منهجية جديدة لتحديد PL باستخدام اختراق مختلف التصاميم ^15-20، ولكن دون التوصل إلى أي اتفاق حقيقي. وعلاوة على ذلك، كل ذلك يقوم على افتراض أن قوة القص في PL 100 مرات في ²¹ ليرة لبنانية، وهذا غير صحيح ^(22).

وضعت بارنز ^23،24 جهاز أن يحتذى الظروف المتداول اسطوانات التربة في محاولة لوضع معيار واضح لتحديد PL. ومع ذلك، يتم تحديد بعض أوجه القصور في هذا النهج، مثل التعقيد، ومدة الاختبار، وعلى رأسها وسائل مشكوك فيها من حساب PL ^25. نجاح اختبار المتداول القياسيةيكمن في بساطته، والأداء السريع وتكلفة منخفضة، لذلك سوف لا طريقة بديلة تكون قادرة على استبداله، ما لم تلب هذه المطالب الثلاثة وأخرى، مثل الدقة العالية وانخفاض تدخل المشغل.

في دراسة سابقة من قبل المؤلفين، واقترح نهجا PL الجديد ^25: الخيط الأصلي اختبار الانحناء (أو ببساطة اختبار الانحناء) سمح PL التي يمكن الحصول عليها من الرسم البياني الذي تم تمثيله العلاقة بين المحتوى المائي والتشوهات الانحناء. حصلت على الكتاب وخططت العديد من النقاط التجريبية لكل التربة (بروتوكول اتباعها للحصول كانت هذه النقاط هي نفسها التي ورد في هذه الورقة)، بحيث يمكن تعريف الارتباط من النقاط بطريقتين دون المساس بأي شكل من الأشكال التعريف الصحيح لمسار نقطة: كما منحنى مكافئ، واسمه منحنى الانحناء (الشكل 1A)، وعن اثنين من تقاطع خطوط مستقيمة مع المنحدر مختلفة، تسمية خط قاسية من البلاستيكوخط لينة بلاستيكية. خط قاسية من البلاستيك هو أشد واحدة، وكان يحسب PL من أنها نسبة الرطوبة المقابلة لنقطة قطع هذا مع المحور الصادي (الشكل 1B). في هذه النقطة قطع الانحناء أنتجت هو صفر، وهو ما يتفق مع مفهوم الحد البلاستيك، أي، PL هو محتوى الرطوبة الذي التربة غير قادرة على تحمل تشوهات دون هذه العتبة (دولة شبه الصلبة) ولكنها لا تحمل لهم فوقه (ولاية البلاستيك). على الرغم من أن في الدراسة الأصلية، لا يمكن الحصول على PL مباشرة من قبل منحنى الانحناء (وهذا لا يتقاطع مع المحور ص)، وكان هذا الخط مفيد جدا لأنه بالنظر إلى أن منحنى الانحناء والخطوط المتقاطعة تتبع مسارات متشابهة جدا، والانحناء وقد استخدم منحنى المعادلة التي تم الحصول عليها من البيانات التجريبية للحصول على نقاط اضافية ل، أولا، تصحيح أي انحراف، وثانيا، لتنفيذ اختبار مع عدد قليل من النقاط كما هو مبين في الشكل 1B. < / P>

ويمثل الشكل 1. التمثيل البياني للنقطة BW في التربة اختبارها من قبل اختبار الانحناء الأصلي. (أ) ارتباط من النقاط كما منحنى مكافئ، واسمه منحنى الانحناء الذي يتم تضمين المعادلة. (ب) يتم تعريف الارتباط من النقاط من قبل اثنين من خطوط متقاطعة وتضاف غيرها من نقاط إضافية (أنها حسبت من الانحناء معادلة منحنى). ويتم الحصول على القيم بكما B = 52.0-D (حيث D هو متوسط ​​المسافة تقاس بين النصائح في وقت تكسير مم) ويتم حساب PL كما محتوى الماء المقابلة لنقطة قطع خط قاسية من البلاستيك مع على المحور الصادي. تم تعديل هذا الرقم من مورينو Maroto وألونسو-Azcárate ^25.ك "> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

وكانت جميع النتائج في اتفاق ممتازة مع تلك التي تحققت من خلال الأسلوب التقليدي المتداول موضوع من قبل مشغل من ذوي الخبرة العالية. ومع ذلك، لا يزال اختبار الانحناء الأصلي أبطأ من موحد اختبار الموضوع المتداول. في محاولة لزيادة تقتصد وقت الاختبار، وضعت نسخة نقطة واحدة إلى الأمام. أنه يستند إلى متوسط ​​الانحناء المنحدر (م) تم الحصول عليها في 24 التربة اختبار، والتي كانت 0.108 (م هو المنحدر من منحنى الانحناء عندما فهي تتمثل في مقياس لوغاريتمي مزدوج؛ ويبدو م على الانحناء معادلة منحنى في الشكل 1A) . عن طريق معادلة حيث أدرج هذا العامل، ووضعت بيانيا كلا من البلاستيك قاسية وناعمة من البلاستيك خطوط، وبالتالي تم قدرت PL. وكانت هذه النتائج أيضا يرتبط بعلاقة متبادلة مع كل من الانحناء اختبار متعدد نقطة واختبار المتداول القياسية. وعلى الرغم من هذا أصدارات نقطة واحدةن يكون أسرع من الاختبار التقليدي، كان حساب PL أكثر تعقيدا بسبب التآمر من الضروري. لهذا السبب، على أساس المعايير الإحصائية تم وضع معادلة جديدة لPL حساب في هذه الدراسة، لذلك ليس مطلوبا أن التآمر والنتائج التي يمكن تحقيقها برصيد نقطة واحدة فقط، في حين أن البروتوكول التجريبي هو نفس الانحناء الأصلي اختبار. هذا الإصدار الجديد يلبي المتطلبات الضرورية لتحل محل القديمة طريقة الموضوع المتداول.

Protocol

1. جمع والجافة وينخل عينة الاختبار جمع عينة من التربة في مجال (استخدام مجرفة أو مجرفة) وتخزينه في كيس البولي ايثيلين. ملاحظة: حجم العينة يختلف تبعا لنوع التربة: في التربة الدقيقة (الطين والغرين) بين 100 و 1000 غرام غير كا…

Representative Results

وقد تحقق المعادلة PL هو موضح في الخطوة 6.1 من البروتوكول من خلال دراسة إحصائية من 24 التربة اختبار في دراسة سابقة من الكتاب 25 (الجدول 1). كان الهدف هو معرفة المنحدر الأكثر احتمالا الانحناء (مصطلح م في الانحناء معادلة منحنى، والذي ي?…

Discussion

في حدود اتربرغ البلاستيك ¹ معيار مهم جدا في التربة، ويرجع ذلك أساسا يستخدم على نطاق واسع لأغراض الجيوتقنية ^10،11،12. في موضوع اختبار المتداول القياسية لتحديد PL انتقادات على نطاق واسع لأنها تعتمد بشكل كبير على مهارة وحكم المشغل الذي يجري الاختبار وأساليب جدي…

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.