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弯曲试验在土壤确定阿太堡限塑

Published: June 28, 2016 doi: 10.3791/54118

Summary

用于确定土壤中塑性极限传统标准化测试是由手工进行,其结果取决于操作人员。基于弯曲测量的另一种方法,提出了这项研究。这使得具有明确和客观的标准得到了限塑令。

Abstract

螺纹轧制试验是最常用的方法,以确定土壤中的塑性极限(PL)。它已被广泛批评,因为从执行的测试其性能时所涉及的运营商,这可能显著影响最终结果相当的主观判断。不同的替代方法已经提出,但他们不能在速度,简单性和成本的标准碾压试验竞争。

在由作者先前的研究,提出了一个简单的装置,以确定PL一个简单的方法(“线弯曲试验”或简称为“弯曲试验”);以最小的操作者的干扰来获得允许对PL此方法。在本文件的原始弯曲试验的一个版本被示出。实验依据相同的原始弯曲试验:土壤线程它们是3毫米直径和52毫米长的弯曲,直到他们开始产生裂纹,所以,无论是bendiNG生产及其相关的水分含量被确定。但是,这种新的版本使PL的从方程式的计算,所以,没有必要来绘制任何曲线或直线,以获得该参数,并且在事实上,PL只能与一个试验点(但是两个试验点来实现推荐使用)。

这个新的版本获得的PL结果非常相似,由经验丰富的操作者通过原始的弯曲试验和标准轧制试验获得的那些。仅在高塑性粘性土的特定情况下,有在结果较大的差异。尽管如此,弯曲试验非常适用于所有类型的土壤,无论是凝聚力和非常低的可塑性的土壤,后者是最难通过的标准螺纹轧制方法测试。

Introduction

液限(LL)和塑限(PL)是那些由阿太堡于1911年定义的两个最重要的土壤一致性限制1。LL标志着液塑状态之间的边界,以及塑料和半固体状态之间PL。 LL是根据通过卡萨格兰方法2,3或渗透试验4几个标准在世界各地获得的。这两种方法都是通过机械装置进行;因此,最少的操作干扰参与。在PL的情况下,所谓的“搓丝测试”是决心2,5最流行 ​​的和标准化的方法。此测试是基于直到操作员认为该土壤被破碎手工压延土壤成3mm线程。出于这个原因,它已被广泛批评,因为操作者的技能和判断起到测试的结果的关键作用。标准滚动试验是重要的受多种不可控因素,如作为所施加的压力,该接触几何,摩擦,轧制速度,样品的大小和土壤6,7的类型。美国社会测试和材料协会(ASTM)制定的ASTM D 4318标准,它包括一个简单的装置,以便最小化操作员干涉2,8,但是根据测试比较手册轧制试验时显著差异已经报道了一些土壤通过ASTM D4318装置9进行。

PL是岩土工程的目的非常重要的参数,因为塑性指数(PI)是由它(PI = 11 - PL)获得; PI用于按照ASTM D 2487 10所示的塑性图的土壤,基础卡萨格兰德11,12研究的基础上进行分类。在PL错误影响负这种分类13,因为这个原因,需要用于PL测定一个新的测试。

普费弗科恩测试,锥penetrome之三,毛细管流变仪,转矩流变仪或者应力-应变测试的测量土壤可塑性14的替代方法的一些示例,但这些都不是足够获得的PL。用落锥试验的特殊情况下,大量的研究人员已经试图定义为使用不同的透度计的PL测定的新方法设计15-20,但没有达到任何真正的协议。此外,所有的它是基于这样的假设,在PL中的剪切强度是LL处21,这是不正确的22的100倍。

巴恩斯23,24开发了模拟土壤气缸的轧制条件,企图放下对PL确定一个明确的标准的装置。尽管如此,一些缺点识别用这种方法,如它的复杂性,试验时间和主要计算的PL 25的可疑的装置。标准碾压试验成功在于它的简单,快速的性能和成本较低,因此没有别的选择方法将能够替代它,除非它满足这三个要求和其他的,诸如高的精度和低的操作者的干扰。

在由作者先前的研究中,一个新的PL方法被提议25:原始线程弯曲试验(或简单弯曲试验)允许从在其被表示含水量和弯曲变形的关系的曲线图获得的PL。获得并绘制了几个试验点,每个土壤作者(协议遵循以获得这些点的相同,在本纸表示),以使点的相关性可以用两种方式来定义,而不以任何方式损害点路径的正确定义:作为一个抛物线,命名为弯曲曲线( 图1A),并作为两条相交直线与不同坡度,命名为硬塑料线和软塑料线。刚性塑料线是最陡之一,和PL从它计算为对应于这与y轴( 图1B)的分界点的含水率。在此截止点产生的弯曲是零,这是按照塑性极限的概念, ,PL为在该土壤不能经受低于该阈值(半固体状态)变形的水分含量,但它确实熊他们上面(塑料状态)。虽然在最初的研究中,PL不能直接由弯曲曲线(这不相交y轴)中得到,这条线是非常有用的,因为考虑到弯曲曲线和交叉线遵循非常相似的路径,弯曲从实验数据获得的曲线方程来获得额外的点,首先,修正任何偏差,其次,进行只数点测试, 如图1B所示 。< / P>

图1
图1.在由原始的弯曲测试一个测试土壤的BW点的图形表示。(A)中的点的相关性被表示为抛物线曲线,命名为弯曲曲线的方程被包括。 (B)中的点的相关性是由两条相交线和其他加分相加(它们从弯曲曲线公式计算出)限定。 B值都为B = 52.0-D(其中D是在毫米裂化时的末端之间测得的平均距离)获得,对PL被计算为对应于硬​​塑料线与截止点的水含量y轴。这个数字已经从莫雷诺- Maroto 阿隆索Azcárate25修改。K“>点击此处查看该图的放大版本。

所有结果与那些经验丰富的操作人员通过传统的螺纹轧制方法取得了优异的协议。但是,原来的弯曲试验仍比标准螺纹滚压测试慢。在试图进一步节省试验时间,单点版本被提出。它是基于在24试土壤中得到的平均弯曲斜率(m),这是0.108(m是当在双对数刻度表示的弯曲曲线的斜率,M出现在图1A中弯曲曲线方程) 。通过在那里被列入此因子的方程的装置,无论是硬塑料和软塑料线被以图形绘制,并因此对PL估计。这些结果也高度同时与多点弯曲试验的标准轧制测试相关。尽管这一个点versio的n是速度甚至比传统的测试中,PL的计算比较复杂,因为策划是必要的。出于这个原因,统计标准的基础上用于PL计算一个新的方程已经开发在这项研究中,所以不要求绘图和结果只能与一个点来实现的,而实验方案是相同的原始弯曲测试。这个新版本满足必要的要求,以取代过时的螺纹轧制方法。

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Protocol

1.收集,干燥,过筛试验样品

  1. 收集在该领域的土壤样品(用铲子或镘)并将其存储在一个聚乙烯袋中。
    注:样品的体积取决于土壤的类型而变化:在100至1000 g的细土(粘土和淤泥)通常是足够的,但在沙质土壤和那些含有砾石和卵石,可能需要大量的,由几到几千克。
  2. 通过在实验室四分法降低采样,如果这是过于冗长(如果有必要使用的土壤分离器)。
  3. 放置在托盘上的样品,并在不超过60℃的温度下干燥的土壤中。
    注意:两个烘干和风干都是有效的。即使在干燥步骤可以在非常细的土壤被忽略,如果它们包含在测试(含水量高于塑性极限而不实际是粘性的)合适的天然水分。
  4. 通过研钵手动分解土壤。小心不要折断沙粒,所以最好是用橡皮覆盖杵。
  5. 通过0.40毫米(或0.425毫米)筛子通过样品。只保留下0.40毫米或0.425毫米馏分(删除由筛上的土壤分数)。

2.准备两个湿土球

  1. 用洗涤瓶以约20-40克土壤的添加上一个非吸收性平滑玻璃板蒸馏水,直到获得均匀的土壤 - 水混合物用金属铲揉。
  2. 形状用手土球从土壤 - 水混合物,该混合物是厘米,直径约3和5之间(最好是穿乳胶手套)。
  3. 重复步骤2.1和2.2相同的土壤样品,获得不同含水量的另一球。
    1. 土壤添加更多或更少的水在步骤2.1得到这个含水量不同,或者只是在步骤2.2比这一步表明形成较大的土球(例如直径6-7厘米的),取一个部分OF该并用手轻轻擦干,或加水至该得到不同含水量的土球。
      注:关于步骤2.1至2.3,在粘性土壤(主要是粘质土),加入适量水应该提供一个土壤可以不拘一格手被卷一致性。这是在讨论进一步阐述。
  4. 裹保鲜膜每个土球,并把它们密封的袋子里封闭式的条件下24小时。

3.进行弯曲试验

  1. 称重空容器,重量记录到至少为0.01克精度。
  2. 回火期间后,取土壤球之一,并用手压平的吸收性平滑玻璃板(使用乳胶手套以防止水分损失),直至厚度超过3mm略高。在这一点上,完成与螺纹成形机( 图2A,B,C)的平坦化,以获得一个厚度正好3毫米。
    注意:螺纹成形机被设计成这样一种方式,有哪些形状土壤螺纹和玻璃板( 图2A)之间的部分恰好3mm的空间。

图2
图2.图纸和螺纹成型机和钢推杆毫米尺寸 (A)侧视图,(B)俯视图,(C)螺纹成型机的底视图 (D)前视图和钢推杆(E)俯视图。这个数字已经从莫雷诺- Maroto 阿隆索Azcárate25修改。 请点击此处查看本图的放大版本。

  1. 切变平土体的锯齿状边缘用抹刀(切口一定要挺直)。
  2. 切割用刮铲土条是在至少52毫米长和大约3×3毫米的正方形截面。
  3. 形状直径正好3毫米,长52毫米圆柱形土壤线程。
    1. 卷圆与螺纹成型机的3×3毫米a土壤条:用手移动螺纹成型机相继向前和向后直到其土壤线程的最初方形截面变圆的确切时刻,所以现在它必须为3mm直径。
      1. 如果初始土壤条是很难用螺纹成型机( 例如,在低粘性土壤,甚至在接近PL含水量塑料土壤)推出,一开始,圆方形截面的手很小心(使用手套) 。只是后,如在步骤3.5.1描述直到获得直径土壤螺纹的准确3毫米滚动与螺纹成形机的土壤线程。
      2. 放置土壤螺纹和螺纹摩尔的前侧明镜并拢。使用线程成型机作为模板的宽度和切断的土壤螺纹用金属铲的尖端,以获得的长度恰好52毫米土壤圆柱体。
        注意: 如图2 B,C的螺纹成形机测量52毫米宽。
  4. 弯曲土壤线程,直到裂解( 图3)的点。
    1. 打开螺纹成型机倒挂,以至于现在它是由它的圆柱形件和设备后部的支持。把圆筒形件的螺纹成形机的在与3毫米直径×52毫米长的土壤螺纹的中央部分接触。
    2. 放置钢推杆( 图2D,E),与土壤螺纹( 图3A)的中心的接触,使土壤螺纹位于(这些工作移动支点)和的圆柱形部分在两个钢推动器之间螺纹成型机(这可以作为一个固定的支点)。
    3. 为大致圆形路径小心移动从中心到土壤螺纹( 图3B)的尖端的钢推动器。重复这个动作,直到开裂( 图3C)的点;在这一点上,停止弯曲。
      1. 如果裂纹出现了土壤线( 图3D), 接近螺纹秘诀之一的中央第三,保持周围的其他尖端弯曲,直到另一个出现裂缝( 图3D,E)。通过这种方式,沿着土壤线程获得的两个裂纹。
    4. 右后,取出螺纹成形机和测量线的尖端(D)之间的距离用卡尺并将它记录到0.1mm的精确度。出自发梢( 图3C中的E)的中央部采取这种测量。
      1. 把土线程进入它的重量是以前记录(步骤3.1)的容器盖,以防止水分流失。
      2. 如果高清弯曲ormations是如此之大,甚至在线程前端抵接, 即,D = 0毫米( 图3F),除去按压件和螺纹成形机和弯曲用手土壤线程,直到裂纹如在图3G示意性示出的点。测量螺纹尖端之间的距离, 如图3H和带负号记录下来。最后,重复步骤3.6.4.1。

图3
图3示意图,其中弯曲和提示距离测量技术是详细。(A)中的钢推动器的初始位置,土壤螺纹和在玻璃板上的螺纹成形机的筒状的部分。 (B)由从中心向其中进行非常carefu尖端的大致圆形路径的装置一般弯曲技术LLY(见箭头路径)。在其中央部分破获一个线程(C)通常的顶端距离测量技术。已经破解其中央第三及弯曲技术(D)的土壤螺纹应遵循周围的其他尖端(即由箭头指示)。 (E)已经破解了它的中央第三的线程的常见顶端距离测量技术。 (F)土壤螺纹,其中提示接触,并且可以形成一个封闭的环。当土壤线程能够弯曲超出一个封闭环和(H)前端的距离测量技术为最后这种情况下要进行(G)的弯曲的技术。这个数字已经从莫雷诺- Maroto 阿隆索Azcárate25修改。 请点击此处查看本图的放大版本。

  1. 形状等土壤THRE从相同的广告按步骤3.4,3.5.1,3.5.1.1扁平土体。不要削减他们的提示。最后,把它们放入容器和覆盖它(步3.6.4.1)。
    注意:这些线程的作用是简单地以获得足够的材料来正确地确定水分含量。如果接触表面(玻璃板和螺纹成型机)为塑造一个线程后变脏,请他们用湿布和一张纸迅速干燥。
  2. 至少在土线程重复步骤3.4至3.6.4.2。形状这些线程具有一定交替相对于在步骤3.7获得的那些。如果顶端距离(D)的第二测量是相同或非常相似,在第一土壤线程获得,不弯多个线程。如果不是,形状和弯曲的至少一个另外的土壤线程。
    注意:术语“某交替”指的是,建议弯曲线程不形一前一后, 也就是说,它们应不能从扁平土体的相同区域,以获得整个土体的代表性的测量作出。因此,一些人土线程未剪切和弯曲(步骤3.7)应该弯曲的人之间形成的。如果有一个在展平土体的不均匀湿气分布(这是不可能的),将它纠正这种方式。
  3. 权衡与土壤线程容器至少为0.01克精度。形状和根据步骤3.4,3.5.1,3.5.1.1添加更多的线程,如果土壤线程的重量小于5克,直到超过该重(5之间的重量和7 g是合适的)。
  4. 重复步骤3.1至3.9的其它土球(球形,在步骤2.3)。
    1. 在非常低的可塑性的土壤的情况下,省略步骤3.10如果土壤的可塑性太低而不能正确进行的测试为两个球具有不同的水含量(使得仅土球将被测试)。

  1. 放置两个容器(对应于测试的两种土壤球)与它们各自的土壤线程在烘箱中在105±5℃下至少18小时(如果施加步骤3.10.1,存在与土壤只有一个容器变干)。在此之后,留下干燥的土壤容器在干燥器中,当他们冷静,它们的权重记录到至少为0.01 g的精度。
  2. 再次放置容器与干土成在105±5℃的烘箱中至少6小时的。然后让它们先冷却并如在步骤4.1指示再次记录其重量。如果重量是恒定的, 即,如果此重量在本质上是一样的在步骤4.1获得,所述土壤是完全干燥,因此使用该数据来计算在步骤5.2中的水分含量(W)。
    1. 如果重量是不同的,重复步骤4.2根据需要多次,直到重量与干土容器是恒定的。

5.计算弯曲处开裂(B)和水分(W)的

  1. 计算弯曲在如下开裂(B)以mm:
    B = 52.0-D
    其中,52.0是指长度在土壤螺纹毫米,D是在毫米裂化时的末端之间测得的平均距离:
    D =(D 1 + D 2 ... + D N)/ N
    其中,n为至少2(参见步骤3.8)
  2. 以百分比计算出水分含量(W)如下:
    W =(M1-M2)/(M2-M3)×100
    哪里:
    M1为与湿土壤的容器的重量(参见步骤3.9)
    M2是与干土容器的重量(参见步骤4.2)
    M3是容器的重量(参见步骤3.1)

6.计算塑限(PL)

  1. 计算第一个土球的限塑令,如下所示:
    PL 1= W×(B / 2.135)-0.108
    其中,2.135是指在PL在24土壤按原弯曲试验中得到的弯曲曲线上的平均B,而-0.108指平均弯曲斜率(m),这些24土壤(弯曲曲线表1图4)。
  2. 重复步骤6.1的第二个土球,并取得2 PL。
  3. 计算PL作为平均PL 1和PL 2
    PL =(PL 1 + PL 2)/ 2
    注意:如果已经获得两个以上的实验点,对PL也是PL结果的平均值, 即,PL =(PL 1 + PL 2 ... + PL n)的 / N。
  4. 省略步骤6.2和6.3,如果已获得唯一一个实验点(见步骤3.10.1),因此在这种情况下:
    PL PL = 1
    注:突出,在本研究中的PL通过步骤6计算具有蜂是很重要Ñ ​​名为PL nb的以从与原始的弯曲试验和标准滚丝试验,已分别命名为PL 的ob和PL ST取得的PL结果区分开。

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Representative Results

在该协议的步骤6.1中所示的PL方程是通过在作者25( 表1)的先前研究中测试的24个土壤的统计研究实现。其目的是要知道的最可能的弯曲斜率(弯曲曲线方程中的术语 ,这显示在图1A)和B中的哪PL被按照原始的弯曲测试中得到的弯曲曲线上的平均值(原试验使用3个以上的实验点进行,并需要有图表来获得的PL, 如图1)。对应于PL中的B值,计算由下式,将其从弯曲曲线方程( 图1A)推导出:

PLob = 10((日志PL OB -日志Z)/ M)

OB与原来的多点弯曲试验25所获得的PL;乙PLob是在对应于PL 的ob的水分含量的弯曲曲线裂化弯曲的价值; z是弯曲曲线方程的常数(参见1A),m是弯曲斜率( 见图1A)。平均m为0.108与0.032的标准偏差和平均乙PLob是2.135毫米具有0.901的标准偏差, 如图4示于表1和以更示意性的方式。在PL与计算为新的弯曲方法与在步骤协议6.1中所示的方程,所以对于每个样品的最终的PL每个实验点是那些结果的平均值(参见步骤6.3注)。

所以金正日 PL OB
(原多点
弯曲试验)
ž PLob
M1 19.1 18.375 0.113 1.408
M2 15.9 13.900 0.139 2.630
M3 19.7 18.136 0.097 2.346
M4 12.4 10.772 0.129 2.977
M5 21.8 20.985 0.061 1.868
M6 13.6 14.125 0.093 0.665
M7 14.9 14.846 0.124 1.030
M8 32.8 33.759 0.193 0.861
M9 52.9 54.097 0.072 0.733
M10 20.9 20.851 0.057 1.042
M11 12.9 11.279 0.133 2.745
M12 24.3 22.481 0.130 1.819
M13 36.2 33.906 0.072 2.482
M14 17.5 14.990 0.129 3.321
M15 15.0 13.337 0.101 3.201
M16 15.4 13.952 0.101 2.658
M17 16.8 14.727 0.099 3.782
M18 15.6 15.448 0.079 1.132
M19 11.6 9.932 0.145 2.917
M20 19.2 17.617 0.085 2.752
M21 11.5 9.901 0.140 2.914
M22 15.9 15.020 0.087 1.924
M23 17.4 16.111 0.095 2.248
M24 14.3 13.343 0.120 1.781
平均 0.108 2.135
标准。开发。 0.032 0.901

表1.数据源从该公式来确定的PL获得 M1至M24在此统计研究中使用的24土壤样品 PL 作业是PL的与原来的多点弯曲试验25所得的结果; z和m表示上述常数和25与原来的弯曲试验中得到的弯曲曲线方程的弯曲斜率和B PLob是在对应于PL 的ob的水分含量的弯曲曲线裂化弯曲的值。的平均值和标准偏差为m(标准资源属性。)和B PLob表示。

图4
在裂化(B),在该PL中的弯曲曲线时的平均弯曲图4原理图。PL从与y轴的刚性塑料线的截止点获得,并且该PL值绘制在弯曲曲线,以便其对应于在曲线裂化(B)的弯曲就知道了。因此,B = 2.135指的是在24土壤和M获得的平均B值= 0.108的平均弯曲在那些土壤24弯曲曲线的斜率。 请点击此处查看该图的放大版本。

在本文提出的新的弯曲试验(PL NB),以及那些相应于原始弯曲试验(PL OB)和由经验丰富的操作者(PL ST)的标准轧制试验获得的PL结果示于表2中 。除了 ​​在以往的研究(土壤M1到M24)25等6个不同的土壤(土壤S1到S6)研究了24土壤,以检查该方法的可行性,具有独立的土壤, 进行了测试表2所示的值是表示该方法的一个很好的重复性, 即,从各实验点获得的PL结果非常相似,彼此用新的弯曲方法事实上,除了M8所有土壤具有CV值小于10,使结果的分散体可以被认为是低的。按照图5中 ,通过新的弯曲试验得到的PL结果高度与原弯曲试验(R 2 = 0.9648)和标准滚丝测试(R 2 = 0.9531)相关,并且最结果分布非常接近1:1线,这表示该结果是非常相似的,甚至在非常低的纤溶酶可塑性土壤(由操作者最难以检验)。

图5
图5.图形表示 与对其他的PL法新弯曲试验得到的PL结果 R 2:(A)通过新的弯曲试验,对原来的弯曲试验25 24土壤中取得的PL结果的表示。 (b)通过对30个土壤标准滚丝测试新的弯曲试验取得的PL结果的表示。 请点击此处查看该图的放大版本。

当两个弯曲试验进行比较仅在土壤M8( 图5A)是一个更大的PL差的ob服,而土壤M8,M9和S4与三个一当新的弯曲试验用传统的滚丝测试( 图5B, 表2)相比,显示出较大的PL变化。在这些样品中的新的弯曲试验高估的结果,尤其是在M8和S4是两种土壤具有特定特征:一方面,M8报道在先前提交人研究作为一个不寻常的土壤,因为尽管它具有高的LL和PI,它表现出对弯曲 ​​差的电阻,可以通过其组合物引起的(它有方解石与蒙脱石粘土结合了很大的)25,并在另一方面,S4为海泡石这是一种非常罕见的粘土中其中PL和PI的非常高的值是正常的26。土壤M8,M9和S4的共同点高PL值(大于30)。这一事实表明,该新的弯曲测试可能相对于高估PL结果与标准螺纹轧制试验或在一些非常高的PL土壤原始弯曲试验,即使它并没有在其它高度塑料土壤,如M12,M13和S1,其中结果是相当相似甚至比具有其他测试获得的那些略低发生。

表2a
表2b
表2c
表2的PL结果与新弯曲试验,并与其它测试的比较来实现的。在前三列土壤中,它的位置和一般描述的名称表示。列“实验点”表示用于确定的PL(用于土壤M1至M24以上使用3点,因为这些点是相同的原始弯曲试验25得到的那些)的点数。 PL,LL和PI(PI = LL-PL)指塑限,液限3和塑性指数分别为结果和标OB,ST,NB请参阅“原来弯曲试验25”,“标准滚丝试验2,5”及“新弯曲试验”(最后之一,本研究的对象)。的标准偏差,并使用新的弯曲试验中获得的PL结果的变异系数分别表示为“标准。开发。PL nb的 ”和“CV(%)的PL NB”。与新的弯曲试验所取得的PL结果和其他两种方法之间的差异也被包括在内,以及卡萨格兰分类10(粗体那些符号在其中分类不同)。 NA =不适用。 请点击此处查看该表的一个更大的,统一的版本。

表3中 ,其中检查后都高塑性土壤(土壤M8,M9,M12,M13,S1和S4)和低中等塑性土(土壤的其余部分)按夏皮罗Wilk检验正态分布(p值大于0.05,阿尔法级以上),学生的T检验表明有新弯曲方法之间没有显著差异结果和那些由其他原始弯曲试验和传统滚丝试验都达到(获得的p值也比0.05 alpha级以上)。 表2由卡萨格兰方法3得到的LL结果也显示,所以无论是塑性指数(PI)和相应于每个PI值卡萨格兰分类10还提出。仅在三个土壤(M8,M15和S4)时所使用的新的弯曲试验的分类发生变化,但对PL结果是M15对于其他两种方法颇为相似。在M8和S4的情况下,分类变化选自CH到氢和选自CH MH /向MH,分别 ,与新的弯曲试验M8和S4被视为高可塑性粉砂(如果它们被认为是高可塑性的粘土其他的PL结果都考虑到),这可能是在与参考书目25,26线,所以它也似乎是有效的。

变量 p值
夏皮罗-威尔克测试高塑性土壤PL OB 0.700
夏皮罗-威尔克测试高塑性土壤PL ST 0.753
夏皮罗-威尔克测试高塑性土壤PL NB 0.703
夏皮罗 - 威尔克测试PL 0.708
夏皮罗-威尔克测试中低塑性土的PL ST 0.563
夏皮罗-威尔克测试中低塑性土的PL NB 0.252
学生的可塑性高的土壤牛逼的双边检验:PL NB VS PL OB 0.345
学生的可塑性高的土壤牛逼的双边检验:PL NB VS PL ST 0.237
学生对中低塑性土牛逼的双边检验:PL NB VS PL OB 0.861
学生对中低塑性土牛逼的双边检验:PL NB VS PL ST 0.065

表3. 统计研究,以检查是否有与新的弯曲试验和其他两种方法为0.05的alpha级取得的PL结果之间显著差异。下标作业,ST,NB指“原始弯曲试验25” “标准滚丝试验2,5”及“新弯曲试验”。作为土壤是非常异质的,两个不同的群体分化:高塑性土壤(其是样品M8,M9,M12,M13,S1和S4),和中和低可塑性土壤(土壤的其余部分)。一个夏皮罗-Wilk检验的p值显示了每个类型的结果。夏皮罗 - 威尔克统计检验是要知道的结果是正态分布,这是为了执行学生T检验(在此情况下的必要条件,使用该软件的SP进行夏皮罗 - 威尔克测试SS统计)。以粗体用学生T检验获得的P值的结果,其中用新的弯曲试验得到的PL结果与原始的弯曲试验中获得的结果进行比较和线程以检查滚动测试是否存在显著差异。

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Discussion

阿太堡限塑令1在土壤中一个非常重要的参数,主要是因为它被广泛用于土工目的10,11,12。为PL测定标准滚丝测试已被广泛批评,因为它是高度依赖于谁是进行测试,因此新的方法来获得PL声称操作者的技能和判断6,7,9,13,15- 20,23-25。然而,简单性,低成本和标准的PL测试的快速性能给它优于提议迄今为止的不成功的替代品,尽管事实上,操作者的主观性在大多数的替代方法被减少,像那些由坠落锥体进行15-20。

在这项研究中(螺纹弯曲试验或简称弯曲试验)提出的方法是基于弯曲变形的测量,因此从操作者的主观判断被最小化25。这是一个非常快速的方法,因为只有一个试验点是必要的,通过一个等式来计算的PL(尽管为了更准确,建议两个数据点),并且也便宜的,因为只有一个非常简单的装置是必需的,以执行测试。

相对于该协议,有应考虑到一些关键的步骤:在步骤1.3中,干燥期间不能被预定,因为这将取决于土壤的类型和体积及它的水分含量,从而在土壤应干燥直到它可以被分解并正确过筛(其可以从几个小时至数天),因为如果土壤是潮湿它可以附着在解聚过程中迫击炮和聚集体可以在筛上以下的步骤1.4和1.5被保留。在任何情况下,如果土壤干燥简单地通过用手指触摸它的实验室操作员可觉察。关于步骤2.1至2.3,为粘性土(成为内地ÿ粘土),建议的球中的至少一个显示了一定的刚度,这将表明水分含量接近的PL。在具有低或非常低的凝聚土壤(主要是粉砂和沙质土壤),土球一致性要软,但没有过量的水(需要此软一致性,因为在低可塑性土壤土壤线程通常是太的情况下难以在该土壤稠度变硬)水含量成形。需要强调的是这是在这些步骤中加入的水量取决于土壤的类型是很重要的,所以运营商必须自行判断当土壤有适当的稠度适当进行测试,因为土壤线程难以形若土壤太干燥(它可能压垮)或太湿(它可能是粘性的),即使当步骤3.5.1.1后面。在步骤2.4回火期间可以延长(例如,在高塑性的粘土),或短ened(低可塑性土壤),但为了统一标准的24小时周期是一个不错的选择,因为PL测试执行和结果可以通过这一因素的影响(土壤通常显示在这个时间延长更多的可塑性)。关于步骤3.2,则建议扁平土体的表面保持,以最小化的水通过蒸发的损失,尤其是在砂质土可以很快失去水覆盖保鲜膜,因此,如果土体不覆盖中,第一轧制土壤线程可能比在步骤3为此土壤螺纹被成形并放入容器刚过的端获得的那些呈现更大的水分含量,应当立即覆盖(例如用表玻璃)在第3步(见步骤3.6.4.1)。

一测试的局限性之一是,弯曲运动是手动执行的;因为没有任何装置来做到这一点(螺纹成形机和钢普shers被简单地用作支撑点)。弯曲运动应平滑和渐进的, 如图3B(土壤线程不应该被弯曲全部一次,除非在土壤靠近PL,在那里它几乎没有弯曲,由于经常在粘性土发生),从而使这运动应重复一次以上。因此,该步骤3.6.3是在测试的结果非常重要,因为,如果弯曲的技​​术是不够的,土壤线程可以它应该之前开裂,或者甚至裂缝可能出现出的螺纹的中间三分之一的(这后一种当土壤具有柔软一致性经常发生的情况下,特别是在沙质土壤和泥沙)。这些缺点都解决了,一方面,通过弯曲两个或多个线程(步骤3.8),以​​检查是否所有的测量都相当相似,而在另一方面,由裂化时在步骤3.6.3.1指示弯曲线发生线程提示附近。弯曲后,强调的是个很重要Ë线提示可能尖端距离测量(步骤3.6.4)中移动。有两个选项,以防止它:1)测量(但是,钢拆有时放在这样可能妨碍测量的方式时不要取出钢按钮)或2)稍按切线提示抵玻璃板用手指和去除钢推动器正确地测量的尖端的距离。相对于该步骤3.6.4.2弯曲技术,该步骤表示是比较困难的比在步骤3.6.3说明实现。出于这个原因,在可行时,最好是与在其中D <避免0毫米的水量制备土球(当土壤是非常潮湿的以及在低凝聚力土壤此通常发生)。

在30土壤与新的弯曲试验中获得的结果与通过两个标准螺纹轧制方法2,5由高度经验操作者得到的那些优异的协议25)。应当指出,新的弯曲试验工作得非常好,不仅在粘性土,而且在低和非常低塑性的土壤,其通过实验室运营商的土壤类型最难测试。仅在使用PL非常高塑性土壤特定案件值大于30(如土壤M8,M9和S4),新的弯曲测试可能高估关于标准螺纹轧制试验或原始弯曲试验对PL结果。当PL结果大于30,土壤显然凝聚力(它可以很容易地用手卷),要找出我们是否正面临这种类型的土壤很好的方式是:(1)检查两个PL结果与在步骤6.1中所示的等式获得,因为在这些特殊情况下两个PL结果之间的差异可以是非常大的(甚至超过4个百分点),这也导致大的标准偏差和变异系数(如那些在表2中土壤M8表示),可以是指示一个更陡的弯曲斜率大于m = 0.108(参见例如m代表土壤M8 表1),(2)检查B值,因为尽管这些土壤(如M8和S4)是非常粘性(它们可以很容易地卷起)的弯曲变形往往很小(例如B <5毫米甚至乙<2毫米,因此对于较大的B值土壤变得粘稠,难以处理),这涉及到这些土壤可能在PL表现出B值比一般的B区低得多=2.135毫米(见土乙PLob M8和M9在表1)。在这种特殊情况下(这是非常不寻常的),使用原有的多点弯曲试验25的可能是合理的,虽然从统计的角度来看它不会是因为斯图登强制T的T检验( 表3),表示该方法之间的差异并不显著,因此,新的弯曲试验将是有效的为各种各样的土壤,即使对那些具有非常高的可塑性和特殊性。

尽管在特定情况下,上述相关的一些高塑性的土壤,新弯曲试验在本文(基于由作者25先前的研究中)提出准确,快速,廉价和简单,这给它在一个优点传统的滚丝试验,并为以上确定PL其他替代方法(如基于锥穿透计15-20)的地方。岩土和土壤实验室新弯曲试验的实施将涉及在PL测试中的表现有所改善,因为除了上述的功能,现在的标准来获取和计算PL将会一目了然,操作者的技能或经验会ñ催产素是正确进行测试和来自操作者的主观解释也将被最小化的一个决定性因素。以这种方式,与该标准螺纹轧制方法所犯的潜在的错误(例如,那些其中PL结果比上述LL越大,东西,理论上是不可能的),并且影响负面卡萨格兰德分类13,可以被避免。虽然一个间研究将需要,因此预计不同运营商之间的结果与新弯曲试验,而这在许多情况下,传统的滚丝试验中进行不发生,特别是在低塑性土壤相当类似,其中技巧和操作者的经验是在最终的结果是决定性的。由于这些原因,弯曲试验有潜力,才能成为一个真正的替代方案,以取代在岩土和土壤laboratorie不准确的滚丝测试标准化S中的世界各地。

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
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.

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References

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环境科学,第112,阿太堡限度,限塑令,土壤的一致性,可塑性强,弯曲试验,搓丝试验,土的凝聚力,粘土,粉土,砂性土
弯曲试验在土壤确定阿太堡限塑
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Moreno-Maroto, J. M.,More

Moreno-Maroto, J. M., Alonso-Azcárate, J. A Bending Test for Determining the Atterberg Plastic Limit in Soils. J. Vis. Exp. (112), e54118, doi:10.3791/54118 (2016).

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