Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен из Plastic limit )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Эти пределы Atterberg являются основным показателем критических содержани воды мелкозернистой почвы : ее усадка предела , пластиковый предел и предел текучести .

В зависимости от содержания воды почва может находиться в одном из четырех состояний: твердое, полутвердое, пластичное и жидкое. В каждом состоянии консистенция и поведение грунта различаются, а следовательно, и его инженерные свойства. Таким образом, граница между каждым состоянием может быть определена на основе изменения поведения почвы. Пределы Аттерберга можно использовать для различения ила и глины , а также для различения различных типов илов и глин. Содержание воды, при котором почвы переходят из одного состояния в другое, известно как пределы консистенции или предел Аттерберга.

Эти ограничения были установлены Альбертом Аттербергом , шведским химиком и агрономом в 1911 году. [1] Позже они были уточнены Артуром Касагранде , американским геотехническим инженером австрийского происхождения и близким сотрудником Карла Терзаги (оба пионера механики грунтов ).

Различия в почве используются при оценке почв, на которых должны быть построены сооружения. Почвы при намокании сохраняют воду, а некоторые увеличиваются в объеме ( смектитовая глина). Степень расширения связана со способностью почвы впитывать воду и ее структурным составом (тип присутствующих минералов: глина , ил или песок ). Эти испытания в основном используются на глинистых или илистых почвах, поскольку они расширяются и сжимаются при изменении содержания влаги. Глины и илы взаимодействуют с водой и, таким образом, меняют размер и имеют различную прочность на сдвиг.. Таким образом, эти испытания широко используются на предварительных этапах проектирования любой конструкции, чтобы гарантировать, что грунт будет иметь правильную величину прочности на сдвиг и не слишком сильно изменять объем, поскольку он расширяется и сжимается при разном содержании влаги.

Лабораторные исследования [ править ]

Предел усадки [ править ]

Предел усадки (SL) - это содержание воды, при котором дальнейшая потеря влаги не приведет к большему уменьшению объема. [2] Испытание для определения предела усадки - это ASTM International D4943. Предел усадки используется гораздо реже, чем пределы для жидкости и пластичности.

Пластиковый лимит [ править ]

Предел пластичности (PL) определяется путем раскатывания нити тонкой части почвы на плоской непористой поверхности. Процедура определена в стандарте ASTM D 4318. Если почва имеет влажность и ее поведение является пластичным, эта нить сохранит свою форму вплоть до очень узкого диаметра. Затем образец можно повторно формовать и повторить испытание. По мере того, как содержание влаги падает из-за испарения, нить начинает разрываться на больших диаметрах.

Предел пластичности определяется как гравиметрическое содержание влаги в месте разрыва нити диаметром 3,2 мм (около 1/8 дюйма). Грунт считается непластичным, если нить нельзя раскатать до 3,2 мм при любой возможной влажности. [3]

Лимит жидкости [ править ]

Чашка Casagrande в действии

Предел жидкости (LL) концептуально определяется как содержание воды, при котором поведение глинистого грунта переходит из пластичного состояния в жидкое . Тем не менее, переход от пластичного к жидкому поведению является постепенным в диапазоне содержания воды, и прочность грунта на сдвиг на самом деле не равна нулю в пределе жидкости. Точное определение предела жидкости основано на стандартных процедурах испытаний, описанных ниже.

Метод Касагранде [ править ]

Первоначальный тест на предел жидкости Аттерберг включал смешивание кусочка глины в круглодонной фарфоровой миске диаметром 10–12 см. В куске глины с помощью шпателя прорезали бороздку, а затем чашу много раз ударяли по ладони. Впоследствии Касагранде стандартизировал аппаратуру и процедуры, чтобы сделать измерения более повторяемыми. Грунт помещается в металлическую чашку (чашка Касагранде) устройства, и в ее центре делается канавка с помощью стандартного инструмента шириной 2 миллиметра (0,079 дюйма). Чашку многократно сбрасывают на 10 мм на твердую резиновую основу со скоростью 120 ударов в минуту, во время которых канавка постепенно закрывается в результате удара. Регистрируют количество ударов для закрытия канавки.Содержание влаги, при котором требуется 25 капель стакана, чтобы вызвать закрытие канавки на расстояние 12,7 мм (0,50 дюйма), определяется как предел жидкости. Испытание обычно проводится при нескольких значениях содержания влаги, и содержание влаги, требующее 25 ударов для закрытия канавки, интерполируется из результатов испытания. Проверка предела жидкости определяется стандартным методом испытаний ASTM D 4318.[4] Метод испытания также позволяет проводить испытание при одном уровне влажности, когда требуется от 20 до 30 ударов, чтобы закрыть канавку; затем применяется поправочный коэффициент, чтобы получить предел жидкости на основе содержания влаги. [5]

Испытание конуса падения [ править ]

Другой метод измерения предела жидкости - это испытание конусом падения , также называемое испытанием конусным пенетрометром. Он основан на измерении глубины проникновения в почву стандартного конуса из нержавеющей стали с определенным углом при вершине, длиной и массой. Хотя испытание Касагранде широко используется в Северной Америке, испытание конусом падения гораздо более распространено в Европе и других странах, поскольку оно меньше зависит от оператора при определении предела жидкости. [6]

Преимущества перед методом Касагранде

  • Это легче сделать в лаборатории.
  • Результаты конусного пенетрометра не зависят от навыков или суждения оператора. Таким образом, полученные результаты более надежны.
  • Результаты могут быть использованы для оценки недренированной прочности грунтов на сдвиг. [7]

Производные ограничения [ править ]

Значения этих пределов используются разными способами. Также существует тесная взаимосвязь между пределами и свойствами грунта, такими как сжимаемость , проницаемость и прочность . Считается, что это очень полезно, потому что, поскольку определение предела относительно просто, эти другие свойства определить труднее. Таким образом, пределы Аттерберга не только используются для определения классификации почвы, но и позволяют использовать эмпирические корреляции для некоторых других инженерных свойств.

Индекс пластичности [ править ]

Индекс пластичности (PI) - это показатель пластичности почвы. Индекс пластичности - это величина диапазона содержания воды, в котором почва проявляет пластические свойства. PI - это разница между пределом жидкости и пределом пластичности (PI = LL-PL). Почвы с высоким PI обычно глинистые, почвы с более низким PI - ил, а почвы с PI 0 (непластичные) имеют мало или не содержат ила или глины.

Описание почвы на основе PI: [8]

  • (0) - Непластик
  • (<7) - Слегка пластичный
  • (7-17) - Средний пластик
  • (> 17) - Высокая пластичность

Индекс ликвидности [ править ]

Индекс ликвидности (LI) используется для доведения естественного содержания воды в образце почвы до пределов. Его можно рассчитать как отношение разницы между естественным содержанием воды, пределом пластичности и пределом жидкости: LI = (W-PL) / (LL-PL), где W - естественное содержание воды.

Индекс согласованности [ править ]

Индекс консистенции (Ic) указывает на консистенцию (твердость) почвы. Он рассчитывается как CI = (LL-W)/(LL-PL), где W - существующее содержание воды. Почва на пределе жидкости будет иметь индекс консистенции 0, в то время как почва на пределе пластичности будет иметь индекс консистенции 1, и если W> LL, Ic будет отрицательным. Это означает, что почва находится в жидком состоянии. Более того, сумма индекса ликвидности и индекса согласованности равна 1 (одному)

Индекс потока [ править ]

Кривая, полученная из графика зависимости содержания воды от журнала ударов при определении предела жидкости, лежит почти на прямой линии и известна как кривая потока.

Уравнение для кривой потока: W = - I f Log N + C

Где 'I f - наклон кривой потока и называется «индексом потока» [9]

Индекс прочности [ править ]

Прочность глины на сдвиг при предельной пластичности является мерой ее вязкости. Это отношение индекса пластичности к показателю текучести. Это дает нам представление о прочности почвы на сдвиг. [10]

Деятельность [ править ]

Активность почвы - это отношение индекса пластичности к фракции глины . Если активность меньше 0,75, почва неактивна. Если активность превышает 1,25, почва считается активной. Если активность находится в пределах вышеуказанных значений, то почва умеренно активна. [11]

Заметки [ править ]

  1. ^ "Краткая история шведской механики грунтов" . Архивировано из оригинала на 2007-03-25 . Проверено 15 января 2007 .
  2. ^ «Проверка предела усадки» (PDF) . Инженерный корпус армии США . Архивировано из оригинального (PDF) 02 января 2007 года . Проверено 21 декабря 2006 .
  3. ^ Джамал, Хасиб. «Пределы Аттерберга» . О Civil.Org . Проверено 22 сентября 2019 .
  4. ^ «ASTM D4318 - 10 стандартных методов испытаний для определения предела жидкости, предела пластичности и индекса пластичности грунтов» . ASTM. 2010 . Проверено 18 февраля 2011 .
  5. ^ "trid.trb.org" .
  6. ^ BS 1377 часть 2
  7. ^ Льяно-Серна, Марсело А .; Контрерас, Луис Ф. (15 марта 2019 г.). «Влияние шероховатости поверхности и скорости сдвига во время калибровки конуса падения» . Геотехника : 1–11. DOI : 10.1680 / jgeot.18.P.222 . ISSN 0016-8505 . 
  8. ^ Sowers, 1979
  9. ^ Джамал, Хасиб. «Классификация грунтов по пределам Аттерберга - предел жидкости, предел пластичности, усадка» . www.aboutcivil.org . Проверено 1 июля 2020 .
  10. ^ Джамал, Хасиб. «Классификация грунтов по пределам Аттерберга - предел жидкости, предел пластичности, усадка» . www.aboutcivil.org . Проверено 1 июля 2020 .
  11. ^ Скемптон, AW (1953). "Коллоидная" активность "глин" (PDF) . Международное общество механики грунтов и инженерной геологии.

Ссылки [ править ]

  • Физические свойства почвы - механика
  • Сид, HB (1967). «Фундаментальные аспекты пределов Аттерберга». Journal of Soil Mechanics and Foundations Div., 92 (SM4), Получено с http://trid.trb.org/view.aspx?id=38900
  • Дас, БМ (2006). Принципы инженерно-геологической инженерии. Стэмфорд, Коннектикут: Обучающий колледж Томсона.
  • Сауэрс, 1979. Введение в механику грунта и основы: геотехническая инженерия, 4-е изд., Макмиллан, Нью-Йорк. (как указано в Coduto, 1999. Geotechnical Engineering: Principles and Practices. Prentice Hall. New Jersey.)