Una prova di flessione per la determinazione del limite di plastica Atterberg in terreni

Summary

Il test standardizzato tradizionale per determinare il limite di plastica nei terreni viene eseguita a mano, e il risultato varia a seconda dell'operatore. Un metodo alternativo basato su misure di piegatura è presentato in questo studio. Questo permette al limite di plastica da ottenere con un criterio chiaro e obiettivo.

Abstract

Il test rullatura è il metodo più comunemente utilizzato per determinare il limite di plastica (PL) in terreni. È stato ampiamente criticato, perché un considerevole giudizio soggettivo dall'operatore che esegue la prova è coinvolto in corso di esecuzione, che possono influire sul risultato finale significativamente. Diversi metodi alternativi sono state avanzate, ma non possono competere con la prova di rotolamento di serie in termini di velocità, semplicità e costo.

In uno studio precedente dagli autori, un metodo semplice, con un semplice dispositivo per determinare il PL è stato presentato (il "filo prova di flessione" o semplicemente "bending test"); questo metodo permesso PL da ottenere con interferenza minimo dell'operatore. Nel presente lavoro è mostrata una versione del test piegatura originale. La base sperimentale è la stessa come la prova di flessione originale: discussioni suolo che sono 3 mm di diametro e 52 mm di lunghezza sono piegate fino a quando iniziano a rompere, in modo che sia il Bending prodotto e il suo contenuto di umidità relativa sono determinati. Tuttavia, questa nuova versione consente il calcolo del PL da un'equazione, quindi non è necessario tracciare qualsiasi curva o retta per ottenere questo parametro e, infatti, il PL può essere realizzato con un solo punto sperimentale (ma due punti sperimentali sono raccomandati).

I risultati PL ottenuti con questa nuova versione sono molto simili a quelli ottenuti attraverso la prova di flessione originale e la prova di rotolamento tipo per un operatore di grande esperienza. Solo in casi particolari di alta plasticità terreni coesivi, vi è una maggiore differenza di risultato. Nonostante ciò, la prova di flessione funziona molto bene per tutti i tipi di terreno, sia terreni coesivi plasticità e molto basse, se questi sono più difficili da testare tramite il metodo rullatura standard.

Introduction

Limite liquido (LL) e plastica Limite (PL) sono i due più importanti limiti di consistenza del terreno di quelli definiti da Atterberg nel 1911 ^1. LL segna il confine tra gli stati liquido e plastica, e PL tra la plastica e gli stati semisolidi. LL è ottenuto in tutto il mondo in base a diversi standard attraverso il metodo di Casagrande ^2,3 o il test di penetrazione ^4. Entrambi i metodi sono condotte meccanicamente da dispositivi; in tal modo, l'interferenza operatore minimo è coinvolto. Nel caso di PL, il cosiddetto "test rullatura" è il metodo più diffuso e standardizzato per la sua determinazione ^2,5. Questo test si basa sul materiale del suolo nelle discussioni da 3 mm a mano fino a quando l'operatore ritiene il terreno da sgretolando. Per questo motivo è stato ampiamente criticato perché l'abilità e giudizio dell'operatore giocano un ruolo critico nel risultato del test. prova di rotolamento standard è soprattutto influenzata da molti fattori incontrollati, come adcome la pressione applicata, la geometria del contatto, l'attrito, la velocità di laminazione, la dimensione del campione e del tipo di terreno ^6,7. L'American Society for Testing and Materials (ASTM) ha sviluppato il 4318 norma ASTM D che comprende un dispositivo semplice per minimizzare l'interferenza dell'operatore ^2,8, tuttavia differenze significative sono stati riportati in alcuni suoli confrontando la prova di laminazione manuale contro il test eseguito dal dispositivo ASTM D4318 ^9.

PL è un parametro molto importante per scopi geotecnici, poiché Plasticity Index (PI) è ottenuto da esso (PI = LL - PL); PI viene utilizzato per classificare il terreno in accordo con la Tabella Plasticity mostrato in ASTM D 2487 ^10, basata sulla ricerca di Casagrande ^11,12. Errori nel PL influenzano negativamente questa classificazione ^13, e per questo motivo, è necessario un nuovo test per la determinazione PL.

test di Pfefferkorn, penetrome conotest ter, reometro capillare, reometro di coppia o sforzo-deformazione sono alcuni esempi di metodi alternativi per la misurazione della plasticità del suolo ^14, ma questi non sono sufficienti per ottenere il PL. Con l'istanza speciale di test di caduta cono, un gran numero di ricercatori hanno tentato di definire una nuova metodologia per la determinazione PL utilizzando penetrometro diversi disegni ^15-20, ma senza raggiungere alcun accordo reale. Inoltre, tutto questo si basa sul presupposto che la forza di taglio perpendicolare PL è 100 volte quella del LL ^21, che non è vero ^22.

Barnes ^23,24 sviluppato un apparato che emulava le condizioni di rotolamento dei cilindri del suolo nel tentativo di stabilire un criterio chiaro per la determinazione PL. Tuttavia, alcune lacune sono identificati con questo approccio, come la sua complessità, durata della prova e soprattutto i mezzi discutibili del calcolo del PL ^25. Il successo del test standard di laminazionerisiede nella sua semplicità, prestazioni rapida e basso costo, in modo che nessun metodo alternativo potrà sostituirlo, a meno che non soddisfa questi tre requisiti e altre, come ad alta precisione e bassa interferenza dell'operatore.

In uno studio precedente dagli autori, un nuovo approccio PL proposto ^25: thread originale prova di flessione (o semplicemente prova di flessione) ha permesso la PL per essere ottenuto da un grafico in cui è stato rappresentato il rapporto tra contenuto di acqua e deformazioni di flessione. Gli autori hanno ottenuto e tracciati diversi punti sperimentali per ciascun suolo (il protocollo seguito per ottenere questi punti era lo stesso di quello indicato nel presente documento), così che la correlazione dei punti può essere definito in due modi senza compromettere in alcun modo la corretta definizione del percorso del punto: come una curva parabolica, denominata la curva di flessione (Figura 1A), e come due rette intersecanti con diversa pendenza, chiamato la linea quasi plasticae la linea soft-plastica. La linea quasi plastica è la più ripida uno e PL è stato calcolato da esso come la percentuale di umidità corrispondente al punto di taglio di questo con l'asse y (Figura 1B). In tale orario la piegatura prodotta è zero, il che è in accordo con il concetto di plastica limite, cioè., PL è il contenuto di umidità in cui il suolo non è in grado di sopportare deformazioni sotto di questa soglia (stato semisolido) ma non recare li sopra di esso (stato plastico). Sebbene nello studio originale, il PL non poteva essere ottenuto direttamente dalla curva di flessione (questo non interseca l'asse y), questa linea è molto utile perché si considera che la curva di piegatura e le linee intersecanti seguono percorsi molto simili, la piegatura equazione curva ottenuta dai dati sperimentali è stato utilizzato per ottenere punti extra per anzitutto correggere ogni deviazione, e, dall'altro, di effettuare il test con pochi punti come mostrato nella Figura 1B. < / P>

Figura 1. Rappresentazione grafica dei punti BW in un terreno testato dal test piegatura originale. (A) La correlazione dei punti è rappresentato come una curva parabolica, denominata la curva di flessione cui equazione è incluso. (B) La correlazione dei punti è definito da due linee che si intersecano e altri punti supplementari vengono aggiunti (sono stati calcolati con l'equazione della curva di flessione). valori B si ottengono come B = 52,0-D (dove D è la distanza media misurata tra le punte al momento della fessurazione in mm) e PL è calcolato come il contenuto di acqua corrispondente al punto di taglio della linea quasi plastica con l'asse y. Questo dato è stato modificato da Moreno-Maroto e Alonso-Azcárate ^25.k "> Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Tutti i risultati sono stati in eccellente accordo con quelli ottenuti con il metodo tradizionale di rullatura da un operatore di grande esperienza. Tuttavia, la prova di flessione originale rimasto lento rispetto alla prova rullatura standardizzato. Nel tentativo di economizzare ulteriormente il tempo di prova, una versione di un punto è stato proposto. Esso si basa sulla media piegatura pendenza (m) ottenuto negli 24 suoli testati, che era 0,108 (m è la pendenza della curva di flessione quando è rappresentata in doppia scala logaritmica; appare m sulla equazione della curva di flessione in Figura 1A) . Per mezzo di un'equazione in cui è stato incluso questo fattore, linee sia il rigido-plastica e soft-plastica sono graficamente elaborati, e quindi la PL è stato stimato. Questi risultati sono stati altamente correlati sia con la prova di flessione multi-point e il test di rotolamento standard. Nonostante questo punto version essendo ancora più veloce rispetto al test tradizionale, il calcolo PL è stata più complessa perché la stampa era necessario. Per questo motivo, in base a criteri statistici una nuova equazione di calcolo PL è stato sviluppato in questo studio, in modo che plotting non è necessaria e risultati può essere realizzato con un solo punto, mentre il protocollo sperimentale è la stessa della piegatura originale test. Questa nuova versione soddisfa i requisiti necessari per sostituire il metodo di laminazione filo obsoleto.

Protocol

1. Raccogliere, Secco e selezionare il campione di prova

1. Raccogliere un campione di terreno nel campo (utilizzare una paletta o una spatola) e riporlo in un sacchetto di polietilene.
   Nota: Il volume del campione varia a seconda del tipo di terreno: in terreni fini (argille e limi) tra 100 e 1.000 g è generalmente sufficiente, ma in terreni sabbiosi e quelle contenenti ghiaia e ciottoli, possono essere necessarie grandi quantità, dal un paio di diversi kg.
2. Ridurre il campione dei quarti in laboratorio se questo è troppo voluminoso (utilizzare uno splitter terreno se necessario).
3. Posizionare il campione su un vassoio e asciugare il terreno ad una temperatura non superiore a 60 ° C.
   Nota: Entrambi forno di essiccazione e l'aria di essiccazione sono validi. Anche la fase di asciugatura può essere ignorato in terreni molto fini se contengono adatto umidità naturale per il (contenuto di acqua al di sopra del limite di plastica senza essere appiccicoso) di prova.
4. Disaggregare il terreno manualmente da un mortaio. Fare attenzione a non rompere le particelle di sabbia,quindi è preferibile utilizzare un pestello in gomma rivestito.
5. Passare il campione attraverso una di 0,40 mm (o 0,425 millimetri) setaccio. Mantenere solo le frazioni di sotto 0,40 millimetri o 0,425 millimetri (rimuovere la frazione terreno trattenuti dal vaglio).

2. Preparare Due Sfere terreno bagnato

1. Aggiungere acqua distillata con un flacone di lavaggio a circa 20-40 g di suolo su una lastra di vetro liscia non assorbente e impastare con una spatola metallica fino ad ottenere una miscela omogenea suolo-acqua.
2. Forma una palla terreno a mano dalla miscela terreno-acqua che è compresa tra 3 e 5 cm di diametro circa (è preferibile indossare guanti di lattice).
3. Ripetere i punti 2.1 e 2.2 per lo stesso campione di suolo per ottenere un'altra palla con un contenuto di acqua diversa.
   1. Aggiungere acqua più o meno al suolo nella fase 2.1 per ottenere questo contenuto d'acqua diversa, o semplicemente la forma di una palla di terreno più grande nella fase 2.2 da quello indicato in quel punto (per esempio uno di 6-7 cm di diametro), prendere una porzione of questo e asciugare leggermente a mano o aggiungere acqua a questo per ottenere una palla terreno del contenuto di umidità diverso.
      Nota: Per quanto riguarda i passaggi da 2.1 a 2.3, in terreni coesivi (principalmente terreni argillosi), la quantità di acqua aggiunta dovrebbe fornire una consistenza in cui il terreno può essere arrotolato senza attaccarsi alle mani. Questo è elaborato ulteriormente nella discussione.
4. Avvolgere ogni palla terreno con pellicola trasparente e metterli all'interno di un sacchetto ermetico per 24 ore in condizioni ermetiche.

3. Eseguire la prova di flessione

1. Pesare un contenitore vuoto e registrare il peso con una precisione di almeno 0,01 g.
2. Dopo il periodo di tempra, prendere una delle sfere del terreno e appiattire a mano sul vetro liscia non assorbente (Usare guanti di lattice per prevenire la perdita di umidità) finché lo spessore è leggermente superiore a 3 mm. A questo punto, completare l'appiattimento con lo stampatore filo (Figura 2A, B, C) ​​in modo da ottenere uno spessoredi esattamente 3 mm.
   Nota: Il modellatore filo è progettato in modo tale che vi sia uno spazio di esattamente 3 mm tra la parte che forma il filo del terreno e la lastra di vetro (Figura 2A).

Figura 2. Disegni e dimensioni in mm del modellatore filo e gli spacciatori di acciaio (A) Vista laterale, (B) vista dall'alto, e (C) vista dal basso del modellatore filo.; (D) vista frontale e (E) vista dall'alto degli spintori acciaio. Questo dato è stato modificato da Moreno-Maroto e Alonso-Azcárate ^25. Si prega di cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.

3. Tagliare i bordi frastagliati della massa di terreno appiattito con una spatola (il taglio deve essere dritto).
4. Tagliare con una spatola una striscia terreno che è di almeno 52 mm e una sezione quadrata di circa 3 × 3 mm.
5. Forma un filo terreno cilindrica esattamente 3 mm di diametro e 52 mm di lunghezza.
   1. Rotolo e intorno alla striscia di terreno sezione 3 × 3 mm con lo stampatore filo: spostare il modellatore filo successivamente avanti e indietro a mano fino al momento esatto in cui la sezione inizialmente piazza del filo terreno diventa rotondo, così ora deve essere di 3 mm di diametro.
      1. Se la striscia iniziale di terreno è difficile a rotolare con lo stampatore filo (ad esempio, a basse terreni coesivi o anche in terreni di plastica nel contenuto di acqua vicino al PL), all'inizio, intorno alla sezione quadrata a mano con molta attenzione (usare guanti) . Subito dopo, arrotolare il filo terreno con lo stampatore filo come descritto nel passaggio 3.5.1 finché un esattamente di 3mm a filo terreno diametro viene ottenuta.
      2. Posizionare il filo del terreno e la parte anteriore della mol filoder vicini. Utilizzare la larghezza del filo molder come modello e tagliare le punte del filo terreno con una spatola metallica per ottenere un cilindro terreno di esattamente 52 millimetri di lunghezza.
         Nota: Il modellatore filo misura di larghezza 52 mm come illustrato nella figura 2 B, C.
6. Piegare il filo terreno fino al punto di rottura (figura 3).
   1. Girare il modellatore filo a testa in giù, in modo che ora è sostenuto da suo pezzo cilindrico e la parte posteriore del dispositivo. Posizionare il pezzo cilindrico del molder filo a contatto con la parte centrale dei 3 mm di diametro × 52 mm filo terreno lungo.
   2. Posizionare gli spintori acciaio (Figura 2D, E) in contatto con il centro della filettatura terreno (figura 3A), in modo che il filo terreno si trova tra i due spintori di acciaio (questi funzionano come punti di supporto mobili) e la parte cilindrica del molder filo (questo funziona come un punto di supporto fisso).
   3. Spostare attentamente gli spintori acciaio dal centro verso le estremità del filo terreno (Figura 3B) in un percorso approssimativamente circolare. Ripetere questo movimento fino al punto di rottura (Figura 3C); a questo punto, interrompere piegatura.
      1. Se il crack appare dal terzo centrale del filo terreno (Figura 3D), vale a dire, nei pressi di una delle punte di filo, mantenere flessione intorno all'altra punta fino a quando appare un altro crack (Figura 3D, E). In questo modo, due fessure si ottengono lungo il filo del terreno.
   4. Subito dopo, rimuovere il molder filo e misurare la distanza tra le punte (D) del filo con una pinza e registrarlo con una precisione di 0,1 mm. Prendere questa misura dalla parte centrale delle punte (Figura 3C, E).
      1. Mettere il filo terreno nel contenitore il cui peso è stato registrato in precedenza (punto 3.1) e coprire per evitare la perdita di umidità.
      2. Se flessione DEFormations sono così grandi che anche le punte del filetto entrano in contatto, cioè, D = 0 mm (Figura 3F), rimuovere i pulsanti e molder filo e piegare il filo terreno a mano fino al punto di rottura come è schematicamente illustrato in figura 3G. Misurare la distanza tra le punte filo come mostrato in Figura 3H e registrare con un segno negativo. Infine, ripetere il passaggio 3.6.4.1.

Figura 3. Schema dove flessione e suggerimenti distanza tecniche di misurazione sono dettagliata. (A) Posizione iniziale degli spintori acciaio, il filo del terreno e la parte cilindrica del molder filo sulla lastra di vetro. (B) la tecnica usuale piegatura mediante un percorso approssimativamente circolare dal centro verso le estremità che viene effettuata molto carefully (vedere il percorso frecce). (C) usuale tecnica di misurazione della distanza punta di un filo che ha incrinato nella sua parte centrale. (D) filo suolo che ha incrinato la sua terza e piegatura tecnica centrale da seguire intorno all'altra punta (quello indicato dalle frecce). (E) usuale tecnica di misurazione della distanza punta di un filo che ha incrinato dal suo terzo centrale. (F) filo terreno in cui punte entrano in contatto e possono formare un anello chiuso. Tecnica (G) di piegatura da effettuare quando il thread terreno è in grado di piegare al di là di un anello chiuso e tecnica di misura (H) distanza punta per questo ultimo caso. Questo dato è stato modificato da Moreno-Maroto e Alonso-Azcárate ^25. Si prega di cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.

7. Forma diversa thre terrenoannunci della stessa appiattite massa di terreno secondo i passi 3.4, 3.5.1, 3.5.1.1. Non tagliare le loro punte. Infine, metterli nel contenitore e coprire (passo 3.6.4.1).
   Nota: Il ruolo di questi fili è semplicemente quello di ottenere materiale sufficiente per determinare correttamente il contenuto di umidità. Se le superfici di contatto (la lastra di vetro e lo stampatore filo) erano sporchi dopo la modellatura un filo, pulirli con un panno umido e asciugarle con un pezzo di carta in fretta.
8. Ripetere i passaggi da 3.4 attraverso 3.6.4.2 per almeno un altro filo del terreno. Forma questi fili con una certa alternanza rispetto a quelli ottenuti nel passo 3.7. Se la seconda misura di distanza punta (D) è uguale o molto simile a quello ottenuto nel primo filo terreno, non piegare più fili. In caso contrario, la forma e la curvatura almeno un ulteriore filo terreno.
   Nota: Il termine "una certa alternanza" significa che si raccomanda che i fili piegati non sono sagomate uno dopo l'altro, cioè, essi dovrebberoNon essere preso dalla stessa zona della massa di terreno appiattita per ottenere misurazioni rappresentative della massa dell'intero terreno. Così, alcuni di questi fili suolo non tagliati e piegati (passo 3.7) dovrebbe essere configurato tra quelle piegate. Se ci fosse una distribuzione disomogenea umidità nella massa di terreno appiattita (che è improbabile), sarebbe corretto questo modo.
9. Pesare il contenitore con le filettature del terreno con una precisione di almeno 0,01 g. Forma e aggiungere più thread in base ai punti 3.4, 3.5.1, 3.5.1.1 se il peso dei fili suolo è inferiore a 5 g, fino a quando si supera questo peso (un peso compreso tra 5 e 7 g è adatto).
10. Ripetere i passaggi da 3.1 al 3.9 per l'altra palla terreno (la palla a forma di punto 2.3).
    1. Nel caso di terreni molto bassa plasticità, omettere il passo 3.10 se la plasticità del terreno è troppo bassa per eseguire il test correttamente per due sfere con contenuto di acqua differenti (in modo che solo una palla terreno dovrebbe essere testato).

1. Posizionare i due contenitori (corrispondenti ai due sfere del terreno testati) con i rispettivi fili suolo in stufa a 105 ± 5 ° C per almeno 18 ore (se si applica la fase 3.10.1, c'è solo un contenitore con terreno asciugare). Dopo questo periodo, lasciare i contenitori con il terreno asciutto in un essiccatore e quando sono freschi, registrare le loro pesi con una precisione di almeno 0,01 g.
2. Posizionare i contenitori con il terreno asciutto nuovo nel forno a 105 ± 5 ° C per almeno 6 ore. Poi lasciare raffreddare e registrare di nuovo il loro peso, come indicato nel passaggio 4.1. Se il peso è costante, cioè, se questo peso è essenzialmente la stessa come ottenuto nello stadio 4.1, il terreno è completamente asciutto, utilizzare quindi questi dati per calcolare il contenuto di umidità (W) nel passo 5.2.
   1. Se il peso è differente, ripetere passaggio 4,2 quante volte necessarie per il pesodel contenitore con il terreno asciutto è costante.

5. Calcolare il piegamento a Cracking (B) e il contenuto di umidità (W)

1. Calcolare la piegatura a fessurazione (B) in mm come segue:
   B = 52.0-D
   dove 52.0 si riferisce alla lunghezza in mm del filo terreno, e D è la distanza media misurata tra le punte al momento della fessurazione in mm:
   D = (D ₁ + D ₂ ... + D _n) / n
   dove n è di almeno 2 (vedi punto 3.8)
2. Calcolare il contenuto di umidità (W) in percentuale come segue:
   W = (M1-M2) / (M2-M3) × 100
   dove:
   M1 è il peso del contenitore con il terreno bagnato (vedi passo 3.9)
   M2 è il peso del contenitore con il terreno asciutto (vedi passo 4.2)
   M3 è il peso del contenitore (vedi punto 3.1)

6. Calcolare il limite di plastica (PL)

1. Calcolare il limite plastico della prima palla suolo come segue:
   PL ₁= W x (B / 2.135) ^-0,108
   dove 2.135 si riferisce al B media sulla curva di flessione a cui PL è stata ottenuta in 24 terreni secondo la prova di flessione iniziale, mentre -0,108 riferisce alla media piegatura pendenza (m) della curva di flessione di questi 24 suoli (Tabella 1 e Figura 4).
2. Ripetere il passaggio 6.1 per la seconda palla terreno e ottenere PL _2.
3. Calcolare il PL come media di PL ₁ e PL ₂
   PL = (PL ₁ + PL ₂₎ / 2
   Nota: se fossero stati ottenuti più di due punti sperimentali, PL è la media dei risultati PL, cioè, PL = (PL ₁ + PL ₂ ... + PL _n) / n.
4. Saltare i passaggi 6.2 e 6.3, se un solo punto sperimentale è stato ottenuto (vedi punto 3.10.1), quindi in questo caso:
   PL = ₁ PL
   Nota: È importante sottolineare che nel presente studio PL calcolata attraverso il passaggio 6 ha apen chiamato PL _nb per differenziarlo dai risultati PL conseguiti con il test di flessione originale e il test di filo di laminazione standard, che sono stati nominati, rispettivamente, PL _ob e PL _st.

Representative Results

L'equazione PL mostrato nel passo 6.1 del protocollo è stato ottenuto attraverso uno studio statistico dei 24 suoli testati in un precedente studio di autori ²⁵ (Tabella 1). L'obiettivo era di conoscere la pendenza più probabile flessione (il termine m nell'equazione curva di flessione, che appare in Figura 1A) e il valore medio del B sulla curva di flessione a cui PL è stato ottenuto secondo la prova di flessione originale (l'originale test è stato condotto con più di 3 punti sperimentali sono stati necessari grafici avere la PL, come illustrato nella Figura 1). Il valore di B corrispondente al PL è stata calcolata dalla seguente equazione, che è stato dedotto dalla equazione della curva di flessione (Figura 1A):

B _PLob = 10 ^{((log PL _ob - z log) / m)}

ob è il PL ottenuto con il multi-punto originale prova di flessione ^25; B _PLob è il valore di piegando fessurazione nella curva di flessione corrispondente al contenuto di umidità del PL _ob; z è la costante dell'equazione curva di piegatura (vedere Figura 1A) ed m è la pendenza piegatura (vedere Figura 1A). La m medio è 0,108 con una deviazione standard di 0.032 e _PLob media B è 2,135 millimetri con una deviazione standard di 0,901 come mostrato nella Tabella 1 e in modo schematico in figura 4. Il PL con il nuovo metodo di piegatura è stato calcolato per ogni punto sperimentale con l'equazione mostrata nella fase 6.1 del protocollo, in modo che il PL finale di ogni campione è la media di tali risultati (vedere la nota al punto 6.3).

CosìI l	PL ob (multi-punto originale prova di flessione)	z	m	B 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
		Media	0,108	2.135
		Std. Dev.	0,032	0,901

Tabella 1. La fonte dei dati da cui l'equazione per determinare il PL si ottiene M1 a M24 sono i campioni di suolo 24 utilizzati in questo studio statistico.; PL _ob è il risultato di PL ottenuto con il multi-punto originale prova di flessione ^25; z e m sono costanti e la pendenza piegatura dell'equazione curva di flessione ottenuti rispettivamente ²⁵ con il test di piegatura originale e B _PLob è il valore della piegando fessurazione nella curva di flessione corrispondente al contenuto di umidità del PL _ob. La deviazione media e standard (Std. Dev.) Di m e B _PLob sono indicati.

Figura 4. grafico schematica della curvatura media alla fessurazione (B) in cui si verifica PL nella curva di flessione. PL è ottenuta dal punto di taglio della linea quasi plastica con l'asse y, etale valore PL è tracciata nella curva di flessione per conoscerne la corrispondente piegando fessurazione (B) della curva. Pertanto, B = 2.135 si riferisce al valore medio B ottenuto in 24 terreni e m = 0.108 è la media di curvatura pendenza della curva di flessione in quei 24 terreni. Si prega di cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.

I risultati PL ottenuti con il nuovo test di piegatura (PL _nb) proposto nel presente documento, e quelle corrispondenti alla prova originale piegatura (PL _ob) e test di rotolamento tipo per un operatore di grande esperienza (PL _st) sono riportati nella Tabella 2. Oltre ai 24 suoli studiati nella ricerca precedente (suoli M1 a M24) ²⁵ altre 6 terreni diversi (suoli S1 a S6) sono stati testati per verificare la fattibilità del metodo con suoli indipendenti, vale a dire Tabella 2 sono indicativi di una buona ripetibilità del metodo, cioè, i risultati PL ottenuti da ciascun punto sperimentale sono molto simili tra loro con il nuovo metodo di piegatura; infatti, tutti i terreni eccetto M8 hanno un valore CV che è inferiore 10 in modo che la dispersione dei risultati può essere considerato basso. Conformemente alla figura 5, i risultati PL ottenuti attraverso il nuovo test di flessione sono altamente correlati con il test originale curvatura (R ² = 0,9648) e test filetto standard rotolamento (R ² = 0,9531), e la maggior parte dei risultati sono distribuiti molto vicino il 1: linea 1, che indica che i risultati sono molto simili, anche in bassissime plassuoli cità (più difficili da testare da un operatore).

Figura 5. Rappresentazione grafica e R ² dei risultati PL ottenuti con il nuovo test di flessione contro altri metodi PL. (A) Rappresentazione dei risultati PL conseguiti attraverso il nuovo test di flessione contro la prova di flessione originale ²⁵ in 24 suoli. (B) Rappresentazione dei risultati PL conseguiti attraverso il nuovo test di flessione contro il test di rullatura standard 30 terreni. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Quando le due prove di flessione vengono confrontati (Figura 5A) solo in terreno M8 è una maggiore PL differenza observiti, mentre i suoli M8, M9 e S4 sono i tre quelli che presentano maggiori variazioni PL quando il nuovo test piegatura viene confrontato con il tradizionale test di rullatura (Figura 5B, Tabella 2). In questi esempi il nuovo test flessione sovrastima i risultati, soprattutto in M8 e S4 che sono due terreni con caratteristiche particolari: da un lato, M8 è stata riportata nello studio precedenti autori come terreno insolito perché, nonostante il fatto che ha alta LL e PI, essa presenta una scarsa resistenza alla flessione che potrebbe essere causato dalla sua composizione (che ha una grande quantità di calcite combinato con argilla smectite) ^25, e dall'altro, S4 è un sepiolite che è un'argilla molto raro in che valori molto alti di PL e PI sono normali ^26. Terreni M8, M9 e S4 hanno in valori comuni elevati PL (maggiore di 30). Ciò suggerisce che il nuovo test piegatura potrebbe sovrastimare il risultato PL rispetto al test di rullatura standard otest di flessione originale in alcuni terreni molto elevate PL, anche se non accade in altri terreni fortemente plastica, come M12, M13 e S1 in cui risultati sono simili o persino leggermente inferiori rispetto a quelli ottenuti con le altre prove.

Tabella 2. Risultati PL raggiunti con il nuovo test piegatura e confronto con altri test. Nelle prime tre colonne il nome del suolo, la sua posizione, la descrizione generale sono indicati. La colonna "punti sperimentali" indica il numero di punti utilizzati per determinare il PL (per terreni M1 a M24 più di 3 punti sono usati perché questi punti sono uguali a quelli ottenuti nella prova di flessione iniziale ^25). PL, LL e PI (PI = LL-PL)fare riferimento al limite di plastica, limite liquido ³ e plasticità Index risulta, rispettivamente, e gli indici ob, st, nb fare riferimento a "curvatura originale di prova ^25", "filo standard di prova di rotolamento ^2,5" e "nuovo test di flessione", rispettivamente (quest'ultimo uno, l'oggetto di questo studio). La deviazione standard ed il coefficiente di variazione dei risultati PL ottenuti con il nuovo test di piegatura sono indicati come "Std. Dev. PL _nb" e "CV (%) PL _nb" rispettivamente. La differenza tra i risultati ottenuti con PL nuovo test di piegatura e gli altri due metodi è anche incluso, così come la Casagrande classificazione ¹⁰ (in grassetto quei simboli in cui la classificazione differisce). NA = non applicabile. Cliccate qui per vedere una versione più grande unificata di questa tabella.

tabella 3, dove dopo aver verificato che entrambi i suoli elevata plasticità (terreni M8, M9, M12, M13, S1 e S4) e bassa terreni medio plasticità (il resto del suolo) sono normalmente distribuiti secondo test di Shapiro-Wilk (p-valori sono maggiori di 0,05, il livello alpha), il test T di Student indica che non vi sono differenze significative tra il nuovo metodo di piegatura risultati e quelli ottenuti sia l'altro test piegatura originale e il tradizionale test di rullatura (p-valori ottenuti sono superiori al 0,05 alpha-livello). In Tabella 2 i risultati LL ottenuti con il metodo Casagrande ³ sono anche mostrati, in modo sia il Plasticity Index (PI) e la classificazione Casagrande ¹⁰ corrispondente a ciascun valore PI sono anche presentati. Solo in tre suoli (M8, M15 e S4) la classificazione cambia quando si utilizza il nuovo test di flessione, ma il PLrisultato in M15 è abbastanza simile rispetto alle due metodi. Nei casi di M8 e S4, cambiamenti di classificazione da CH a MH e da CH / MH a MH rispettivamente, cioè., Con il nuovo test piegatura M8 e S4 sono considerati limi alta plasticità (sono considerati argille elevata plasticità se la altri risultati PL sono presi in considerazione), che potrebbe essere in linea con la bibliografia ^25,26, in modo che sembra essere valido.

Variabile	P-value
Test di Shapiro-Wilk per PL ob dei suoli elevata plasticità	0.700
Test di Shapiro-Wilk per PL st dei suoli elevata plasticità	0,753
Test di Shapiro-Wilk per PL nb dei suoli elevata plasticità	0,703
test di Shapiro-Wilk per PL	0,708
Test di Shapiro-Wilk per PL st dei suoli plasticità medio-basso	0,563
Test di Shapiro-Wilk per PL nb dei suoli plasticità medio-basso	0.252
Test bilaterale T di Student per i suoli elevata plasticità: PL nb vs PL ob	0.345
Test bilaterale T di Student per i suoli elevata plasticità: PL nb vs PL st	0,237
Test bilaterale T di Student per i terreni di plasticità medio-basso: PL nb vs PL ob	0,861
Test bilaterale T di Student per i terreni di plasticità medio-basso: PL nb vs PL st	0,065

Tabella 3. Studio statistico per verificare se ci sono differenze significative tra i risultati conseguiti con PL nuovo test di flessione e gli altri due metodi per un livello alpha di 0.05. I indici ob, st, nb si riferiscono alla "flessione originale di prova ^25" , "prova di rotolamento filettatura standard ^{da 2,5"} e "nuovo test di flessione", rispettivamente. Poiché i terreni sono molto eterogenee, due diverse popolazioni si differenziano: alti terreni di plastica (che sono i campioni M8, M9, M12, M13, S1 e S4), e di media e terreni plasticità bassi (il resto dei terreni). I p-value di un test di Shapiro-Wilk sono indicati per ogni tipo di risultati. test statistico Shapiro-Wilk è necessario sapere che i risultati sono normalmente distribuiti, che è una condizione necessaria per eseguire il test T di Student (in questo caso, il test Shapiro-Wilk è stata effettuata utilizzando il software SPSS Statistica). In grassetto le p-value risultati ottenuti con il test T di Student in cui i risultati PL ottenuti con il nuovo test di flessione sono confrontati con quelli ottenuti con il test di flessione originale e filo di prova che, al fine di verificare se esistono differenze significative.

Discussion

Il limite di plastica Atterberg ¹ è un parametro molto importante nei terreni, soprattutto perché è ampiamente utilizzato per scopi geotecnici ^10,11,12. La prova di rotolamento filettatura standard per la determinazione PL è stato ampiamente criticato in quanto è fortemente dipendente dalla capacità e giudizio dell'operatore che sta conducendo il test e di conseguenza nuovi approcci per ottenere il PL sono rivendicato ^{6,7,9,13,15- 20, 23-25.} Tuttavia la semplicità, basso costo e prestazioni rapida di una prova standard PL dare un vantaggio rispetto alle alternative infruttuosi proposte finora, nonostante il fatto che la soggettività dell'operatore è ridotto nella maggior parte dei metodi alternativi, come quelle svolte da coni caduta ^15-20.

Il metodo presentato in questo studio (il filo prova di flessione o semplicemente prova di flessione) si basa sulla misurazione della piegatura deformazioni, quindi le valutazioni soggettive da parte dell'operatore sono minimizzati ²⁵. Questo è un metodo molto rapido, poiché solo punto sperimentale è necessario calcolare il PL attraverso un'equazione (anche se due punti dati sono raccomandati per essere più precisi), ed è anche poco costoso perché solo un dispositivo molto semplice deve eseguire il test.

Con riferimento al protocollo, ci sono alcuni passaggi critici che devono essere presi in considerazione: Nel passo 1.3, il periodo di asciugatura non può essere predeterminato perché dipende dal tipo e volume di terreno e il suo contenuto di umidità, quindi il terreno deve essere asciugata fino a che non possono essere disaggregate e setacciato correttamente (che può richiedere da poche ore a diversi giorni), perché se il terreno è bagnato può aderire alla malta durante la disaggregazione e gli aggregati possono essere trattenuta dal setaccio seguendo i passi 1.4 e 1.5 . In ogni caso, l'operatore laboratorio può percepire se il terreno è asciutto semplicemente toccando con le dita. Per quanto riguarda i passi da 2.1 a 2.3, per terreni coesivi (mainly argille) si raccomanda che almeno una delle sfere mostra certa rigidezza, che indicherebbe che il contenuto di umidità è vicino al PL. Nel caso di terreni con bassa o bassissima coesione (principalmente limi e terreni sabbiosi), la consistenza palla terreno deve essere morbido, ma senza un eccesso di acqua (questo consistenza morbida è necessaria perché in condizioni di scarsa plasticità imbratta i fili del suolo sono di solito troppo difficile da plasmare a contenuto di acqua in cui la consistenza del terreno diventa rigido). È importante sottolineare che la quantità di acqua che viene aggiunta alla seguente procedura varia a seconda del tipo di terreno, quindi l'operatore deve valutare a sua discrezione quando il terreno ha la consistenza necessaria per eseguire il test di corretto, perché i fili suolo sono difficili da modellare se il terreno è troppo secco (potrebbe sgretolarsi) o troppo umido (potrebbe essere appiccicoso), anche quando il passo 3.5.1.1 è seguito. Nel passo 2.4 periodo di tempra può essere prolungato (ad esempio argille alta plasticità) o cortoSARIO RIDURRE (in terreni a bassa plasticità), ma al fine di unificare i criteri del periodo di hr 24 è una buona opzione perché l'implementazione di test PL e dei suoi risultati possono essere influenzati da questo fattore (terreni di solito mostrano più plasticità quando questo periodo è prolungato). Per quanto riguarda la fase 3.2, si raccomanda che la superficie della massa di terreno appiattito rimane coperto con pellicola trasparente in modo da minimizzare la perdita di acqua per evaporazione, soprattutto in terreni sabbiosi che possono perdere rapidamente l'acqua, per cui se la massa di terreno non è coperto , il primo laminati discussioni suolo possono presentare maggiore contenuto di umidità di quelli ottenuti alla fine del passaggio 3. per questo solo dopo un thread terreno è modellata e messo nel contenitore, dovrebbe essere coperto immediatamente (per esempio con un vetro di orologio ) durante la fase 3 (vedi punto 3.6.4.1).

Uno dei limiti del test è che il movimento di piegatura viene eseguita manualmente; dal momento che non vi è alcun dispositivo per farlo (il modellatore filo e l'acciaio puShers sono semplicemente utilizzati come punti di supporto). Il movimento di curvatura deve essere liscia e progressivo, come mostrato nella Figura 3B (il filo terreno non deve essere piegato in una sola volta, a meno che il terreno è vicino al PL, dove si piega a malapena, come spesso accade in terreni coesivi), affinché questa movimento deve essere ripetuta più volte. Pertanto, la fase 3.6.3 è critico nel risultato della prova perché se la tecnica di piegatura non è adeguata, il filo suolo potrebbe rompere prima dovrebbe, o anche le fessure potrebbe apparire fuori terzo centrale del filo (quest'ultimo caso si verifica spesso quando il terreno ha una consistenza morbida, soprattutto in terreni sabbiosi e limi). Queste carenze sono risolti da un lato, piegando due o più fili (fase 3.8) per verificare che tutte le misurazioni sono molto simili, e dall'altro, piegando il filo come indicato nella fase 3.6.3.1 quando fessurazione si verifica in prossimità delle punte di filo. Dopo la piegatura, è importante sottolineare che thsuggerimenti thread di posta possono muoversi durante la misura della distanza punta (fase 3.6.4). Ci sono due opzioni per prevenirlo: 1) Non rimuovere la spacciatori di acciaio durante la misura (tuttavia, gli spacciatori di acciaio sono a volte immesse in modo tale che potrebbe ostacolare la misurazione) o 2) premere leggermente le punte filo contro la lastra di vetro con le dita e rimuovere gli spintori acciaio per misurare la distanza punta correttamente. Per quanto riguarda la fase 3.6.4.2 la tecnica di piegatura che questo passo indica è più difficile da implementare rispetto a quello illustrato nella fase 3.6.3. Per questo motivo, quando possibile, è preferibile preparare la palla terreno con una quantità di acqua in cui D <si evita 0 mm (questo si verifica generalmente quando il terreno è molto umido e anche in terreni coesione basse).

I risultati ottenuti con il nuovo test piegatura in 30 terreni sono in eccellente accordo con quelli ottenuti da un operatore altamente esperienza attraverso sia il filo normale procedimento di laminazione ^2,5 25). Va sottolineato che il nuovo test piegatura funziona molto bene non solo in terreni coesivi, ma anche in terreni bassa e bassissima plasticità, che sono i tipi di terreno più difficile da test di laboratorio operatori. Solo in casi particolari di terreni molto elevata plasticità con PL valori superiori a 30 (come ad esempio i terreni M8, M9 e S4), il nuovo test di flessione potrebbe sovrastimare i risultati PL relativo al test del filo di laminazione standard o il test di flessione originale. Quando il risultato PL è maggiore di 30 e il terreno è chiaramente coesiva (può essere arrotolato facilmente a mano), un buon modo per scoprire se siamo di fronte ad un terreno di questo tipo è di: (1) controllo dei due risultati PL ottenuta con l'equazione mostrata nel passo 6.1, perché in questi casi particolari la differenza tra i due risultati PL può essere molto grande (anche superiore4 punti percentuali) che si traduce anche in grandi deviazioni standard e coefficienti di variazione (come quelli indicati per il suolo M8 in Tabella 2) e potrebbe essere indicativo di un pendio piegatura molto più ripido m = 0,108 (vedi ad esempio m per il suolo M8 in Tabella 1) e (2) controllando i valori B, perché, nonostante il fatto che questi suoli (come M8 e S4) sono molto coesa (possono essere arrotolati facilmente) le deformazioni di flessione tendono ad essere piccole (per esempio, B <5 mm o anche B <2 mm, quindi per i valori B più grandi terreno diventa appiccicoso e difficile da gestire), che comporta che questi suoli possono presentare valori di B al PL molto più basso rispetto alla media B = 2,135 millimetri (vedi B _PLob dei suoli M8 e M9 nella Tabella 1). In questi casi particolari (che sono molto insolito), l'uso del multi-punto originale prova di flessione ²⁵ potrebbe essere giustificato, anche se dal punto di vista statistico non sarebbe obbligatoria poiché la StudenT test del t (Tabella 3) indica che le differenze tra i metodi non sono significativi e quindi, il nuovo test di flessione sarebbero validi per un'ampia varietà di suoli, anche per quelli con alta plasticità e caratteristiche particolari.

Nonostante i casi particolari sopra indicati connessa ad alcune terreni altamente plastica, il nuovo test piegatura proposto in questo documento (sulla base di un precedente studio dagli autori ²⁵⁾ è preciso, veloce, economico e semplice, che conferiscono un vantaggio rispetto alla tradizionale test di rullatura ed anche rispetto ad altri metodi alternativi per la determinazione PL (come quelli basati su penetrometri cono ^15-20). L'attuazione del nuovo test piegatura in laboratori geotecnici e suolo comporterebbe un miglioramento dei risultati dei test PL, perché oltre alle caratteristiche sopra menzionate, adesso i criteri per ottenere e calcolare il PL sarebbe chiaro, l'abilità o esperienza dell'operatore farebbe not essere un fattore decisivo per lo svolgimento del test correttamente e l'interpretazione soggettiva da parte dell'operatore sarebbe anche ridotto al minimo. In questo modo, i potenziali errori che si commettono con il metodo di rullatura standard (ad esempio, quelle in cui il risultato PL è maggiore del LL, cosa che, in teoria non è possibile) e che influenzano negativamente la classificazione Casagrande ^13, potrebbe essere evitato. Sebbene uno studio interlaboratorio sarebbe necessario, si prevede che i risultati tra operatori diversi sono abbastanza simili con il nuovo test piegatura, cosa che in molte occasioni non avviene quando si svolge il tradizionale test di rullatura, soprattutto in terreni bassa plasticità in cui l'abilità ed esperienza dell'operatore sono decisivi nel risultato finale. Per queste ragioni, la prova di flessione ha il potenziale per essere standardizzati al fine di diventare una vera alternativa per sostituire il test di rullatura imprecisa in labor geotecnica e del suolos in tutto il mondo.

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.