Войти
Пределы Аттерберга являются основная мера критического содержания воды в мелкозернистой почве : ее предел усадки, предел пластичности и предел жидкости .
В зависимости от его содержание 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, чтобы различать ил и глина, а также различать разные типы илов и глин. Содержание воды, при котором почвы переходят из одного состояния в другое, известно как пределы плотности или предел Аттерберга.
Эти ограничения были установлены Альбертом Аттербергом, шведским химиком и агрономом в 1911 году. Позже они были уточнены Артур Касагранде, австрийский американский инженер-геолог и близкий соратник Карла Терзаги (оба пионера механики грунта ).
Различия в почве используются при оценке почв, на которых должны быть построены сооружения. Почвы во влажном состоянии сохраняют воду, а некоторые увеличиваются в объеме (смектит глина). Степень расширения зависит от способности почвы впитывать воду и ее структурного состава (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.
Предел усадки (SL) - это содержание воды, при котором дальнейшая потеря влаги не приведет к большему уменьшению объема. Тест для определения предела усадки: ASTM International D4943. Предел усадки используется гораздо реже, чем пределы для жидкости и пластичности.
Предел пластичности (PL) определяют путем раскатывания нити тонкой части почвы на плоской непористой поверхности. Процедура определена в стандарте ASTM D 4318. Если почва имеет влажность, при которой ее поведение является пластичным, эта нить будет сохранять 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 влагосодержание, при котором нить разрывается на части диаметром 3,2 мм (около 1/8 дюйма). Грунт считается непластичным, если резьба не может быть раскатана до 3,2 мм при любой возможной влажности.
Чашка Casagrande в действии Предел жидкости (LL) определяется концептуально как содержание воды, при котором поведение глинистого грунта изменяется от пластичного состояния до жидкого состояния. Однако переход от пластичного к жидкому поведению является постепенным в диапазоне содержания воды, и прочность на сдвиг грунта на самом деле не равна нулю в пределе жидкости. Точное определение предела жидкости основано на стандартных процедурах испытаний, описанных ниже.
Первоначальный тест на предел жидкости Аттерберга включал смешивание кусочка глины в круглодонной фарфоровой миске диаметром 10–12 см. В куске глины с помощью шпателя прорезали бороздку, а затем чашей много раз ударяли по ладони. Впоследствии Касагранде стандартизировал прибор и процедуры, чтобы сделать измерения более повторяемыми. Грунт помещается в металлическую чашку (чашка Casagrande) устройства, и в ее центре делается канавка с помощью стандартного инструмента шириной 2 миллиметра (0,079 дюйма). Чашку многократно опускают на 10 мм на твердую резиновую основу со скоростью 120 ударов в минуту, при этом канавка постепенно закрывается в результате удара. Регистрируют количество ударов для закрытия канавки. Уровень влажности, 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. Испытание на предел жидкости определяется стандартным методом испытания ASTM D 4318. 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.
Другим методом измерения предела жидкости является испытание конуса падения, также называется конусным пенетрометром. Он основан на измерении проникновения в почву стандартного конуса из нержавеющей стали с определенным углом при вершине, длиной и массой. Хотя тест Касагранде широко используется в Северной Америке, тест на конус падения гораздо более распространен в Европе и в других странах, поскольку он меньше зависит от оператора при определении предела жидкости.
Преимущества по методу Касагранде
Значения этих пределов используются в ряде способов. 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 (PI) является мерой пластичности грунта. 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 равным 0 (непластичность) имеют мало или не содержат ила или глины.
Описание грунта на основе PI:
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 консистенции (CI) указывает на консистенцию (твердость) почвы. Он рассчитывается как CI = (LL-W) / (LL-PI), 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, CI будет отрицательным. Это означает, что почва находится в жидком состоянии.
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 «индекс текучести»
Прочность глины на сдвиг при предельной пластичности является мерой ее вязкости. Это отношение индекса пластичности к показателю текучести. Это дает нам представление о прочности грунта на сдвиг.
Активность грунта - это отношение индекса пластичности к фракции размера глины. Если активность меньше 0,75, почва неактивна. Если активность превышает 1,25, почва считается активной. Если активность находится в пределах вышеуказанных значений, значит, почва умеренно активна.
 | Викискладе есть материалы, относящиеся к ограничениям Аттерберга. |
