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Method Article
Le test traditionnel standardisé pour la détermination de la limite de plasticité dans les sols est réalisée à la main, et le résultat varie en fonction de l'opérateur. Une méthode alternative basée sur des mesures de flexion sont présentées dans cette étude. Cela permet à la limite plastique pour obtenir un critère clair et objectif.
Le test fil de roulement est la méthode la plus couramment utilisée pour déterminer la limite plastique (PL) dans les sols. Il a été largement critiquée, car un jugement subjectif considérable de l'opérateur qui effectue le test est impliqué au cours de sa performance, ce qui peut affecter le résultat final de manière significative. Différentes méthodes alternatives ont été mises en avant, mais ils ne peuvent pas rivaliser avec l'essai de roulis standard dans la vitesse, la simplicité et le coût.
Dans une étude antérieure par les auteurs, une méthode simple avec un dispositif simple pour déterminer le PL a été présenté (le «fil essai de flexion» ou simplement «test de flexion"); cette méthode a permis la PL à obtenir avec une interférence minimale de l'opérateur. Dans le présent document une version de test de flexion d'origine est indiquée. Le titre expérimental est le même que le test de flexion d'origine: fils du sol qui sont de 3 mm de diamètre et 52 mm de long sont pliés jusqu'à ce qu'ils commencent à se fissurer, de sorte que les deux bending produit et sa teneur en eau liée est déterminée. Cependant, cette nouvelle version permet le calcul du PL à partir d'une équation, il est donc pas nécessaire de tracer une courbe quelconque ou une ligne droite pour obtenir ce paramètre et, en fait, le PL peut être réalisé avec un seul point expérimental (mais deux points expérimentaux sont recommandés).
Les résultats PL obtenus avec cette nouvelle version sont très similaires à ceux obtenus par le test de flexion d'origine et le test de roulement standard en un opérateur très expérimenté. Seulement dans des cas particuliers des sols cohésifs haute plasticité, il y a une plus grande différence dans le résultat. Malgré cela, l'essai de flexion fonctionne très bien pour tous les types de sols, les sols de plasticité cohésives et très faible, où ces derniers sont les plus difficiles à tester par la méthode du fil de roulement standard.
Liquid Limit (LL) et limite plastique (PL) sont les deux limites de consistance du sol les plus importants de ceux définis par Atterberg en 1911 1. LL marque la limite entre les états liquides et plastiques, et PL entre le plastique et les états semi - solides. LL est obtenu dans le monde entier selon plusieurs normes par le biais de la méthode Casagrande 2,3 ou le test de pénétration 4. Les deux méthodes sont réalisées mécaniquement par des dispositifs; ainsi, l'interférence minimale de l'opérateur est impliqué. Dans le cas du PL, ce qu'on appelle le «test de roulage» est la méthode la plus populaire et normalisé pour sa détermination 2,5. Ce test est basé sur le matériel du sol en 3 mm fils à la main jusqu'à ce que l'opérateur considère le sol pour être en ruine. Pour cette raison, il a été largement critiquée parce que la compétence et le jugement de l'opérateur jouent un rôle essentiel dans le résultat du test. test de roulement standard est important affectée par de nombreux facteurs non contrôlés, telslorsque la pression appliquée, la géométrie de contact, le frottement, la vitesse de laminage, la taille de l'échantillon et le type de sol 6,7. L'American Society for Testing and Materials (ASTM) a développé la 4318 norme ASTM D qui comprend un dispositif simple, afin de minimiser l'interférence de l' opérateur 2,8, mais des différences significatives ont été rapportées dans certains sols lorsque l'on compare le test manuel de roulement contre le test réalisée par le dispositif ASTM D4318 9.
PL est un paramètre très important à des fins géotechniques, puisque Indice de Plasticité (PI) est obtenue à partir d'elle (PI = LL - PL); PI est utilisé pour classer le sol en conformité avec le tableau de Plasticité montré dans la norme ASTM D 2487 10, basé sur la recherche de Casagrande 11,12. Les erreurs dans le PL affectent négativement cette classification 13, et pour cette raison, un nouveau test pour la détermination PL est nécessaire.
Test Pfefferkorn, cône penetromeessais ter, rhéomètre capillaire, rhéomètre de couple ou de contrainte-déformation sont quelques exemples de méthodes alternatives pour mesurer la plasticité du sol 14, mais ceux - ci ne sont pas suffisantes pour obtenir le PL. Avec l'instance spéciale de tests chute de cône, un grand nombre de chercheurs ont tenté de définir une nouvelle méthodologie pour la détermination PL utilisant pénétromètre différents modèles 15-20, mais sans parvenir à un accord réel. En outre, tout cela est basé sur l'hypothèse que la résistance au cisaillement à la PL est 100 fois celle de la LL 21, ce qui est pas vrai 22.
Barnes 23,24 développé un appareil qui émulé les conditions de laminage des cylindres de sol dans une tentative d'établir un critère clair pour la détermination PL. Néanmoins, certaines lacunes sont identifiées par cette approche, comme sa complexité, la durée d'essai et surtout les moyens douteux du calcul du PL 25. Le succès de l'essai de roulis normeréside dans sa simplicité, la performance rapide et à faible coût, donc pas de méthode alternative sera en mesure de le remplacer, à moins qu'il ne répond à ces trois exigences et d'autres petits, tels que la haute précision et faible interférence de l'opérateur.
Dans une précédente étude par les auteurs, une nouvelle approche PL a été proposé 25: le thread d' origine essai de flexion (ou flexion simple test) a permis à la PL à obtenir à partir d' un graphique dans lequel il a été représenté la relation entre la teneur en eau et les déformations de flexion. Les auteurs ont obtenu et tracés plusieurs points expérimentaux pour chaque sol (le protocole suivi pour obtenir ces points a été la même que celle indiquée dans le présent document), de sorte que la corrélation entre les points peuvent être définis de deux manières sans compromettre en aucun cas la définition correcte de la trajectoire du point: comme une courbe parabolique, nommée la courbe de flexion (figure 1A), et que deux lignes droites qui se croisent avec une pente différente, nommée la ligne rigide plastiqueet la ligne souple en plastique. La ligne rigide plastique est la plus forte un, et PL a été calculé à partir de ce que le pourcentage d'humidité correspondant au point de cette coupure avec l'axe-y (figure 1B). Dans ce point de coupure de la flexion produite est égale à zéro, ce qui est conforme à la notion de limite plastique, ie., PL est la teneur en humidité à laquelle le sol est capable de résister à des déformations en dessous de ce seuil (état semi - solide) , mais il ne porte les au-dessus (état plastique). Bien que, dans l'étude initiale, le PL ne pouvait pas être obtenue directement par la courbe de flexion (ce qui ne coupe pas l'axe y), cette ligne est très utile, car on considère que la courbe de pliage et les lignes qui se croisent suivent des trajectoires très similaires, le pliage équation de la courbe obtenue à partir des données expérimentales a été utilisé pour obtenir des points supplémentaires pour, d'une part, de corriger toute déviation et, d' autre part, d'effectuer le test avec seulement quelques points comme représenté sur la figure 1B. < / P>
Figure 1. Représentation graphique des points BW dans un sol testé par l'essai de flexion d' origine. (A) La corrélation des points est représenté sous la forme d' une courbe parabolique, nommée la courbe de flexion dont l' équation est inclus. (B) La corrélation des points est définie par deux lignes qui se croisent et autres points supplémentaires sont ajoutés (ils ont été calculés à partir de l'équation de la courbe de flexion). Les valeurs B sont obtenues comme B = 52,0-D (où D est la distance moyenne mesurée entre les pointes au moment de la fissuration en mm) et le PL est calculé comme la teneur en eau correspondant au point de la ligne rigide plastique cutoff avec l'axe des ordonnées. Ce chiffre a été modifié depuis Moreno-Maroto et Alonso-Azcárate 25.k "> S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Tous les résultats étaient en excellent accord avec ceux obtenus par la méthode à rouler les filets traditionnels par un opérateur très expérimenté. Cependant, le test de flexion d'origine est resté plus lent que le test du fil de roulement normalisé. Dans une tentative d'économiser plus de temps d'essai, une version d'un point a été mis en avant. Il est basé sur la pente moyenne de cintrage (m) obtenu dans les 24 sols testés, qui était de 0,108 (m est la pente de la courbe de flexion quand il est représenté dans le double échelle logarithmique; m apparaît sur l'équation de la courbe de flexion sur la figure 1A) . Au moyen d'une équation où ce facteur a été inclus, les lignes à la fois le raide plastique et souple en matière plastique ont été graphiquement élaborés, et donc le PL a été estimée. Ces résultats ont également été fortement corrélées à la fois le test de flexion multi-point et le test de roulement standard. En dépit de cela un point version étant encore plus rapide que le test traditionnel, le calcul PL était plus complexe parce tracé était nécessaire. Pour cette raison, sur la base des critères statistiques, une nouvelle équation de calcul PL a été développé dans la présente étude, de sorte que le traçage est pas requise et résultats peuvent être obtenus avec un seul point, tandis que le protocole expérimental est le même que la courbure d'origine tester. Cette nouvelle version répond aux exigences nécessaires pour remplacer la méthode à rouler les filets obsolètes.
1. Recueillir, sec et Tamisez l'échantillon d'essai
2. Préparer deux balles de sol humide
3. Effectuer l'essai de flexion
Figure 2. Dessins et dimensions en mm du mouleur de fil et les poussoirs en acier (A) Vue latérale, (B) vue de dessus, et (C) de vue de dessous du mouleur de fil.; (D) vue de face et (E) vue de dessus des poussoirs en acier. Ce chiffre a été modifié depuis Moreno-Maroto et Alonso-Azcárate 25. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 3. Schéma où flexion et conseils techniques de mesure de distance sont détaillées. (A) Position initiale des poussoirs en acier, le fil du sol et la partie cylindrique du mouleur de fil sur la plaque de verre. (B) de la technique de cintrage habituelle au moyen d'un trajet à peu près circulaire du centre vers les extrémités , qui est réalisé très savoully (voir le chemin de flèches). (C) Usual technique de mesure pointe de la distance d'un fil qui a craqué dans sa partie centrale. (D) fil de terre qui a craqué sur sa troisième et à la flexion technique centrale à suivre autour de l'autre extrémité (celle indiquée par les flèches). (E) Usual technique de mesure pointe de la distance d'un fil qui a craqué sur sa troisième centrale. (F) du fil dans lequel des conseils sont en contact et peuvent former un anneau fermé sol. Technique (G) Bending à effectuer lorsque le fil de terre est capable de plier au - delà d' un anneau fermé et technique de mesure (H) pointe à distance pour ce dernier cas. Ce chiffre a été modifié depuis Moreno-Maroto et Alonso-Azcárate 25. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
4. Déterminer la teneur en eau (W) du sol
5. Calculer la flexion à la fissuration (B) et la teneur en humidité (W)
6. Calculer la limite plastique (PL)
L'équation PL montré dans l'étape 6.1 du protocole a été atteint grâce à une étude statistique des 24 sols testés dans une étude précédente du 25 auteurs (tableau 1). L'objectif était de connaître la pente la plus probable de flexion (le terme m dans l'équation de la courbe de flexion, qui apparaît sur la figure 1A) et la valeur moyenne de B sur la courbe de flexion à laquelle PL a été obtenu s...
La limite plastique Atterberg 1 est un paramètre très important dans les sols, principalement parce qu'il est largement utilisé à des fins géotechniques 10,11,12. Le test standard de laminage de fil pour la détermination PL a été largement critiquée car elle est très dépendante de la compétence et le jugement de l'opérateur qui effectue le test et , par conséquent , de nouvelles approches pour obtenir le PL sont revendiqués 6,7,9,13,15- 20, 23-25. Cependant, la sim...
The authors have nothing to disclose.
This research has been partially funded by a grant (Beca de Investigaciòn Ambiental) from the Servicio de Medio Ambiente de la Diputaciòn Provincial de Toledo (gran number 133/10) and the research project PEII-2014-025-P of the Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha.
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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