Un essai de flexion pour la détermination de la limite plastique Atterberg dans les sols

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

1. Prélever un échantillon de sol dans le champ (utiliser une pelle ou une truelle) et le stocker dans un sac en polyéthylène.
   Remarque: Le volume de l'échantillon varie en fonction du type de sol: dans les sols fins (argiles et de limons) entre 100 et 1000 g est généralement suffisant, mais dans les sols sableux et ceux contenant du gravier et des cailloux, de grandes quantités peuvent être nécessaires, à partir quelques à plusieurs kg.
2. Réduire l'échantillon par écartèlement dans le laboratoire si cela est trop volumineuse (utiliser un séparateur de sol si nécessaire).
3. Placer l'échantillon sur un plateau et sécher le sol à une température ne dépassant pas 60 ° C.
   Remarque: Les deux étuvage et séchage à l'air sont valides. Même l'étape de séchage peut être ignorée dans les sols très fines si elles contiennent de l'humidité naturelle appropriée pour le (teneur en eau au-dessus de la limite plastique sans être réellement collante) de test.
4. Ventiler le sol manuellement par un mortier. Faites attention à ne pas casser les particules de sable,il est donc préférable d'utiliser un pilon recouvert de caoutchouc.
5. Passez l'échantillon à travers un 0,40 mm (ou 0,425 mm) tamis. Gardez seulement les fractions de moins de 0,40 mm ou 0,425 mm (éliminer la fraction du sol retenu par le tamis).

2. Préparer deux balles de sol humide

1. Ajouter de l'eau distillée avec une pissette à environ 20-40 g de sol sur une plaque lisse non absorbante de verre et pétrir avec une spatule en métal jusqu'à obtention d'un mélange sol-eau homogène.
2. Forme une boule de sol à la main à partir du mélange sol-eau est comprise entre 3 et 5 cm de diamètre environ (il est préférable de porter des gants en latex).
3. Répétez les étapes 2.1 et 2.2 pour le même échantillon de sol pour obtenir une autre balle avec une teneur en eau différente.
   1. Ajouter de l'eau plus ou moins sur le sol dans l'étape 2.1 pour obtenir cette teneur en eau différente, ou tout simplement la forme d'une boule de terre plus important dans l'étape 2.2 à celle indiquée dans cette étape (par exemple un de 6-7 cm de diamètre), prendre une partie of cela et sécher légèrement à la main ou ajouter de l'eau à ce pour obtenir une balle de sol de la teneur en humidité différente.
      Remarque: En ce qui concerne les étapes 2.1 à 2.3, dans les sols cohérents (principalement des sols argileux), la quantité d'eau ajoutée devrait fournir une consistance à laquelle le sol pourrait être roulé sans coller aux mains. Ce point est développé plus loin dans la discussion.
4. Envelopper chaque boule de terre avec du film alimentaire et mettez-les dans un sac étanche à l'air pendant 24 heures dans des conditions hermétiques.

3. Effectuer l'essai de flexion

1. Peser un récipient vide et enregistrer le poids avec une précision d'au moins 0,01 g.
2. Après la période de trempe, prendre l'une des boules de sol et de l'aplatir à la main sur la plaque lisse non absorbante de verre (utiliser des gants en latex pour prévenir la perte d'humidité) jusqu'à ce que l'épaisseur est légèrement supérieure à 3 mm. À ce stade, terminer l'aplatissement avec le fil mouleur (figure 2A, B, C) ​​afin d'obtenir une épaisseurd'exactement 3 mm.
   Remarque: Le dispositif de moulage de fil est conçu de telle façon qu'il y ait un espace d'exactement 3 mm entre la partie qui forme le fil de terre et la plaque de verre (figure 2A).

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.

3. Couper les bords dentelés de la masse de sol aplati avec une spatule (la coupe doit être droite).
4. Couper avec une spatule, une bande de terre qui est au moins 52 mm de long et une section carrée d'environ 3 x 3 mm.
5. Forme un fil de sol cylindrique exactement 3 mm de diamètre et de 52 mm de long.
   1. Roll et autour de la bande de terre de section 3 x 3 mm avec le mouleur de fil: déplacer le mouleur de fil successivement vers l'arrière et vers l'avant à la main jusqu'à ce que le moment exact où la section initialement carrée du fil de sol devient rond, alors maintenant il doit être de 3 mm en diamètre.
      1. Si la bande initiale du sol est difficile à rouler avec le mouleur de fil (par exemple, dans les sols cohésifs bas ou même dans les sols en plastique dans l' eau contenu à proximité du PL), au début, autour de la section carrée à la main très soigneusement (utilisez des gants) . Juste après, rouler le fil de terre avec le mouleur de fil comme décrit dans l'étape 3.5.1 jusqu'à ce qu'un 3mm exactement en fil de terre de diamètre est obtenue.
      2. Placez le fil du sol et la face avant de la mole de filder rapprochés. Utilisez la largeur du mouleur de fil comme un modèle et couper les extrémités du fil de terre avec une spatule en métal pour obtenir un cylindre d'exactement 52 mm de longueur du sol.
         Remarque: Le mouleur de fil mesure 52 mm de large comme le montre la Figure 2 B, C.
6. Pliez le fil du sol jusqu'à ce que le point de craquage (Figure 3).
   1. Tournez le mouleur de fil à l'envers, de sorte que maintenant il est soutenu par sa pièce cylindrique et à l'arrière de l'appareil. Mettez le morceau cylindrique du mouleur de fil en contact avec la partie centrale de 3 mm de diamètre x 52 mm long fil du sol.
   2. Placer les poussoirs en acier (figure 2D, E) en contact avec le centre du fil de terre (figure 3A), de sorte que le fil de terre est située entre les deux poussoirs en acier (ceux - ci fonctionnent comme des points d' appui mobiles) et la partie cylindrique de la fil mouleur (cela fonctionne comme un point d'appui fixe).
   3. Déplacez soigneusement les poussoirs en acier du centre vers les extrémités du fil du sol (figure 3B) dans un chemin sensiblement circulaire. Répétez ce mouvement jusqu'à ce que le point de craquage (figure 3C); à ce stade, arrêter la flexion.
      1. Si la fissure apparaît sur ​​le tiers central du filetage du sol (Figure 3D), soit près d' un des conseils de fil, gardez la flexion autour de l'autre extrémité jusqu'à ce qu'une autre fissure apparaît (Figure 3D, E). De cette façon, deux fissures sont obtenues le long du fil du sol.
   4. Juste après, retirez le mouleur de fil et de mesurer la distance entre les extrémités (D) du fil avec un étrier et l'enregistrer avec une précision de 0,1 mm. Prenez cette mesure de la partie centrale des pointes (figure 3C, E).
      1. Placez le fil de terre dans le récipient dont le poids a été enregistrée précédemment (étape 3.1) et le couvrir pour éviter la perte d'humidité.
      2. Si la flexion deformations sont si grands que même les conseils de fil entrent en contact, à savoir, D = 0 mm (Figure 3F), retirer les poussoirs et le fil mouleur et plier le fil de terre à la main jusqu'à ce que le point de craquage comme le montre schématiquement la figure 3G. Mesurer la distance entre les extrémités de fil comme le montre la figure 3H et l' enregistrer avec un signe négatif. Enfin, répétez l'étape 3.6.4.1.

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.

7. Forme autre thre du solannonces dans la même aplaties masse de sol selon les étapes 3.4, 3.5.1, 3.5.1.1. Ne pas couper leurs conseils. Enfin, les mettre dans le récipient et le couvrir (étape 3.6.4.1).
   Remarque: Le rôle de ces fils est simplement d'obtenir suffisamment de matériel pour déterminer correctement la teneur en humidité. Si les surfaces de contact (la plaque de verre et le mouleur de fil) étaient sales après mise en forme d'un fil, les nettoyer avec un chiffon humide et les sécher avec un morceau de papier rapidement.
8. Répétez les étapes 3.4 à travers 3.6.4.2 pour au moins un autre thread du sol. Ces fils de forme ayant une certaine alternance par rapport à celles obtenues à l'étape 3.7. Si la deuxième mesure de la distance de la pointe (D) est identique ou très similaire à celle obtenue dans le premier filet du sol, ne pliez pas plus de fils. Sinon, la forme et la courbure au moins un autre fil de sol.
   Note: Le terme «une certaine alternance» signifie qu ' il est recommandé que les fils ne sont pas pliés en forme une après l'autre, à savoir, ils doiventpas être pris de la même zone de la masse du sol aplati afin d'obtenir des mesures représentatives de l'ensemble de la masse du sol. Ainsi, certains de ces fils du sol qui ne sont pas découpée et pliée (étape 3.7) doit être conformée entre celles pliées. S'il y avait une distribution d'humidité non homogène dans la masse du sol aplati (ce qui est peu probable), elle sera corrigée de cette manière.
9. Peser le récipient avec les filets du sol avec une précision d'au moins 0,01 g. La forme et ajouter plus de fils selon les étapes 3.4, 3.5.1, 3.5.1.1 si le poids des fils du sol est inférieure à 5 g, jusqu'à ce que ce poids est dépassé (un poids compris entre 5 et 7 g est approprié).
10. Répétez les étapes 3.1 à 3.9 pour l'autre balle du sol (la forme de boule dans l'étape 2.3).
    1. Dans le cas des sols de plasticité très faible, omettre l'étape 3.10 si la plasticité du sol est trop faible pour effectuer le test correctement pour deux boules avec une teneur en eau différente (de sorte que seule une boule de terre serait testé).

4. Déterminer la teneur en eau (W) du sol

1. Placer les deux conteneurs (correspondant aux deux balles du sol testé) avec leurs fils de sol respectif dans un four à 105 ± 5 ° C pendant un minimum de 18 heures (si l'étape 3.10.1 est appliquée, il n'y a qu'un seul conteneur avec le sol sécher). Après cette période, laissez les récipients avec le sol sec dans un dessiccateur et quand ils sont cool, enregistrer leurs poids avec une précision d'au moins 0,01 g.
2. Placer les récipients avec le sol sec à nouveau dans le four à 105 ± 5 ° C pendant un minimum de 6 heures. Ensuite, laissez-les refroidir et enregistrer leur poids à nouveau, comme indiqué dans l'étape 4.1. Si le poids est constante, à savoir, si ce poids est essentiellement le même que celui obtenu à l'étape 4.1, le sol est complètement sec, donc utiliser ces données pour calculer la teneur en humidité (W) dans l'étape 5.2.
   1. Si le poids est différent, répétez l'étape 4.2 autant de fois que nécessaire jusqu'à ce que le poidsdu récipient avec le sol sec est constant.

5. Calculer la flexion à la fissuration (B) et la teneur en humidité (W)

1. Calculer la flexion à la fissuration (B) en mm de la manière suivante:
   B = 52,0-D
   où 52,0 se réfère à la longueur en mm du fil de terre, et D est la distance moyenne mesurée entre les pointes au moment de la fissuration en mm:
   D = (D ₁ + D ₂ ... + D _n) / n
   où n est au moins 2 (voir l'étape 3.8)
2. Calculer la teneur en humidité (W) en pourcentage de la manière suivante:
   W = (M1-M2) / (M2-M3) x 100
   où:
   M1 est le poids du récipient avec le sol humide (voir étape 3.9)
   M2 est le poids du conteneur avec le sol sec (voir étape 4.2)
   M3 est le poids du récipient (voir étape 3.1)

6. Calculer la limite plastique (PL)

1. Calculer la limite plastique de la première motte de terre comme suit:
   PL ₁= W × (B / 2.135) ^-0,108
   où 2,135 se réfère à la moyenne B de la courbe de cintrage au cours de laquelle PL a été obtenu dans les 24 sols selon l'essai de flexion initial, alors que -0,108 se réfère à la moyenne de pliage pente (m) de la courbe de cintrage de ces 24 sols (tableau 1 et la figure 4).
2. Répétez l' étape 6.1 pour la deuxième balle de sol et obtenir PL _2.
3. Calculer le PL comme la moyenne des PL ₁ et PL ₂
   PL = (PL ₁ PL + ₂₎ / 2
   Remarque: Si plus de deux points expérimentaux ont été obtenus, le PL est aussi la moyenne des résultats PL, à savoir, PL = (PL ₁ + PL ₂ ... + PL _n) / n.
4. Étapes Omettre 6.2 et 6.3 si un seul point expérimental a été obtenue (voir étape 3.10.1), donc dans ce cas:
   PL = PL ₁
   Note: Il est important de souligner que dans la présente étude, le PL calculé par l'étape 6 a been nommé PL _nb afin de le différencier des résultats PL obtenus avec le test de flexion d' origine et le test du fil de roulement standard, qui ont été nommés PL _ob et PL _st respectivement.

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 selon le test de pliage original (l'original test a été effectué avec plus de 3 points expérimentaux et les graphiques ont été nécessaires pour obtenir le PL, comme représenté sur la figure 1). La valeur de B correspondant à la PL a été calculé par l'équation suivante, qui a été déduite de l'équation de la courbe de cintrage (figure 1A):

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

où, PL _ob est le PL obtenu avec le multi-point d' origine essai de flexion ^25; B _Plob est la valeur de flexion à la fissuration dans la courbe de flexion correspondant à la teneur en humidité du PL _ob; z est la constante de l'équation de la courbe de cintrage (voir la figure 1A) , et m est la pente de pliage (voir figure 1A). M moyenne est de 0,108 avec un écart type de 0,032 et la _Plob moyenne de B est de 2,135 mm , avec un écart - type de 0,901 comme le montre le tableau 1 , et de manière plus schématique à la figure 4. Le PL avec le nouveau procédé de pliage a été calculée pour chaque point expérimental avec l'équation montré dans l'étape 6.1 du protocole, de sorte que le PL final pour chaque échantillon était la moyenne de ces résultats (voir la note à l'étape 6.3).

Tableau 1. Source de données à partir de laquelle l'équation pour déterminer le PL est obtenu M1 à M24 sont les 24 échantillons de sol utilisés dans cette étude statistique. PL _ob est le résultat de PL obtenu avec le multi-point d' origine essai de flexion ^25; z et m sont des constantes et la flexion de la pente de l'équation de la courbe de cintrage obtenus avec l'essai de flexion initial , respectivement ²⁵ et B _Plob est la valeur de flexion à la fissuration dans la courbe de flexion correspondant à la teneur en humidité du PL _ob. L'écart moyen et standard (Std. Dev.) De m et B _Plob sont indiqués.

Figure 4. Schéma graphique de la flexion moyenne à la fissuration (B) à laquelle PL se produit dans la courbe de flexion. PL est obtenu à partir du point de la ligne rigide-plastique avec l'axe des y coupure, etcette valeur de PL est tracée sur la courbe de cintrage, afin de connaître son correspondant de flexion à la fissuration (B) dans la courbe. Par conséquent, B = 2.135 se réfère à la valeur de B moyenne obtenue dans 24 sols et m = 0,108 est la moyenne de flexion pente de la courbe de flexion dans les 24 sols. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Les résultats PL obtenus avec le nouveau test de flexion (PL _nb) proposé dans le présent document, et ceux correspondant à l'épreuve initiale de pliage (PL _ob) et le test de roulement standard en un opérateur très expérimenté (PL _st) sont présentés dans le tableau 2. Outre les 24 sols étudiés dans la recherche précédente (sols M1 à M24) ²⁵ autres 6 les sols différents (sols de S1 à S6) ont été testés afin de vérifier la faisabilité de la méthode avec des sols indépendants, à savoir , Ces sols ne sont pas utilisés dans l'étude statistique initiale pour obtenir l'équation PL et, en outre, seuls deux points expérimentaux ont été obtenus dans ces sols, donc PL a été calculé comme indiqué dans l'étape 6.3. Le faible écart type et le coefficient de variation (CV) valeurs indiquées dans le tableau 2 sont indicatives d'une bonne répétabilité de la méthode, à savoir, les résultats obtenus à partir de PL chaque point expérimental sont très semblables les uns aux autres avec la nouvelle méthode de pliage; en fait, à l'exception de tous les sols M8 ont une valeur de CV qui est inférieure à 10 de sorte que la dispersion des résultats ne peut être considérée comme faible. Conformément à la figure 5, les résultats PL obtenus par le nouveau test de flexion sont fortement corrélés avec le test original de pliage (R ² = 0.9648) et le test de laminage de fil standard (R ² = 0,9531), et la plupart des résultats sont distribués très proche de 1: la ligne 1, qui indique que les résultats sont très semblables, même à très faible plassols ticité (les plus difficiles à tester par un opérateur).

Figure 5. Représentation graphique et R ² des résultats PL obtenus avec le nouveau test de flexion par rapport aux autres méthodes PL. (A) Représentation des résultats PL obtenus grâce au nouveau test de flexion contre le test de flexion ²⁵ d' origine dans 24 sols. (B) Représentation des résultats PL obtenus grâce au nouveau test de flexion contre le test standard à rouler les filets dans 30 sols. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Lorsque les deux essais de flexion sont comparées (figure 5A) que dans le sol M8 est une plus grande différence PL observis, tandis que les sols M8, M9 et S4 sont les trois ceux qui présentent de plus grandes variations PL lorsque le nouveau test de flexion est comparée avec le test à rouler les filets traditionnels (figure 5B, le tableau 2). Dans ces échantillons, le nouveau test de flexion surestime les résultats, en particulier dans M8 et S4 qui sont deux sols présentant des caractéristiques particulières: d'une part, M8 a été signalé dans l'étude des auteurs précédents comme un sol inhabituel parce que, malgré le fait qu'il a une haute LL et PI, il présente une faible résistance à la flexion qui pourrait être causé par sa composition (il a beaucoup de calcite combinée avec de l' argile smectite) ^25, et d'autre part, S4 est une sépiolite qui est une argile très rare dans qui des valeurs très élevées de PL et PI sont normaux ^26. Sols M8, M9 et S4 ont des valeurs PL communes élevées (supérieur à 30). Ce fait suggère que le nouveau test de flexion pourrait surestimer le résultat PL par rapport à l'essai ou le fil de roulement normetest de flexion d'origine dans certains sols très élevés PL, même si cela ne se produit pas dans d'autres sols très plastique, tels que M12, M13 et S1 dans lequel les résultats sont tout à fait similaires, voire légèrement inférieurs à ceux obtenus avec les autres tests.

Tableau 2. Résultats PL obtenus avec le nouveau test de flexion et la comparaison avec d' autres tests. Dans les trois premières colonnes le nom du sol, son emplacement et une description générale sont indiqués. La colonne "points expérimentaux" indique le nombre de points utilisés pour déterminer le PL (pour les sols M1 à M24 plus de 3 points sont utilisés parce que ces points sont les mêmes que celles obtenues lors de l'essai de flexion d' origine ^25). PL, LL et PI (PI = LL-PL)reportez - vous à la limite plastique, Limite liquide ³ et l' indice Plasticité résulte respectivement, et les indices ob, st, nb voir "flexion originale essai ^25", "fil test standard de roulement ^2,5" et "nouveau test de flexion" , respectivement (ce dernier l'un, l'objet de cette étude). L'écart - type et le coefficient de variation des résultats PL obtenus avec le nouveau test de flexion sont indiquées comme "Std. Dev. PL _nb" et "CV (%) PL _nb" respectivement. La différence entre les résultats PL obtenus avec le nouveau test de flexion et les deux autres méthodes est également inclus, ainsi que la classification Casagrande ¹⁰ (en gras ces symboles dans lesquels la classification diffère). NA = Non applicable. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une plus grande version unifiée de ce tableau.

Cependant , la similitude entre le nouveau test de flexion et les deux autres méthodes est ratifiée dans le tableau 3, où après avoir vérifié que les deux sols de haute plasticité (sols M8, M9, M12, M13, S1 et S4) et faible sols de plasticité moyenne (le reste des sols) sont normalement distribués selon le test de Shapiro-Wilk (p-valeurs sont supérieures à 0,05, le niveau-alpha), le test T de Student indique qu'il n'y a pas de différences significatives entre la nouvelle méthode de pliage résultats et ceux obtenus à la fois par l'autre test de flexion initial et le test traditionnel fil de roulement (les p-valeurs obtenues sont également supérieure à la alpha niveau 0,05). Dans le tableau 2 les résultats LL obtenus par la méthode Casagrande ³ sont également représentées, de manière à la fois l'indice Plasticité (PI) et la classification Casagrande ¹⁰ correspondant à chaque valeur de PI sont également présentés. Seulement trois sols (M8, M15 et S4) la classification change lorsque le nouveau test de flexion est utilisé, mais le PLrésultat dans M15 est assez similaire en ce qui concerne les deux autres méthodes. Dans les cas de M8 et S4, changements de classification du CH à MH et de CH / MH à MH, respectivement, ie., Avec le nouveau test de flexion M8 et S4 sont considérés comme des limons de haute plasticité (ils sont considérés comme des argiles de haute plasticité si le autres résultats PL sont pris en compte), qui pourrait être en ligne avec la bibliographie ^25,26, il semble également être valide.

Tableau 3. Etude statistique pour vérifier s'il y a des différences significatives entre les résultats PL obtenus avec le nouveau test de flexion et les deux autres méthodes pour un niveau alpha de 0,05. Les indices ob, st, nb se réfèrent à «flexion d' origine essai ^25" , "test de roulage de filetage standard ^2,5" et "nouveau test de flexion" , respectivement. Comme les sols sont très hétérogènes, deux populations différentes sont différenciés: les sols plastiques élevés (qui sont les échantillons M8, M9, M12, M13, S1 et S4), et le milieu et les sols de plasticité faible (le repos des sols). Les p-valeurs d'un test de Shapiro-Wilk sont indiqués pour chaque type de résultats. test statistique Shapiro-Wilk est nécessaire de savoir que les résultats sont normalement distribués, ce qui est une condition nécessaire pour effectuer le test T de Student (dans ce cas, le test de Shapiro-Wilk a été réalisée en utilisant le logiciel SPSS Statistic). En gras les résultats p-valeurs obtenues avec le test T de Student dans lequel les résultats PL obtenus avec le nouveau test de flexion sont comparés à ceux obtenus avec le test de pliage original et rouler les filets test afin de vérifier si des différences significatives existent.

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 simplicité, le faible coût et la performance rapide du test PL norme donner un avantage sur les alternatives infructueuses proposées à ce jour, malgré le fait que la subjectivité de l'opérateur est réduit dans la plupart des méthodes alternatives, comme celles menées par des cônes d'automne ^15-20.

La méthode présentée dans cette étude (le fil test de flexion ou simplement essai de flexion) est basée sur la mesure de la flexion des déformations, de sorte que les jugements subjectifs de l'opérateur sont réduites au minimum ²⁵. Ceci est une méthode très rapide, étant donné qu'un seul point expérimental est nécessaire de calculer le PL par une équation (bien que deux points de données sont recommandés pour être plus précis), et il est également peu coûteux parce que seul un appareil très simple est nécessaire pour effectuer le test.

En ce qui concerne le protocole, il y a quelques étapes essentielles qui doivent être prises en compte: A l'étape 1.3, la période de séchage ne peut être prédéterminée, car il dépend du type et du volume du sol et de sa teneur en humidité, donc le sol doit être séché jusqu'à ce qu'il puisse être désagrégée et tamisé correctement (ce qui peut prendre de quelques heures à plusieurs jours), parce que si le sol est humide, il peut adhérer au mortier pendant la désagrégation et les agrégats peuvent être retenus sur le tamis suivant les étapes 1.4 et 1.5 . Dans tous les cas, l'opérateur de laboratoire peut percevoir si le sol est sec en touchant simplement avec les doigts. En ce qui concerne les étapes 2.1 à 2.3, pour les sols cohésifs (mainlargiles y), il est recommandé qu'au moins l'une des balles montre certaine raideur, ce qui indiquerait que la teneur en humidité est proche de la PL. Dans le cas des sols à faible cohésion ou très faible (principalement les limons et les sols sableux), la consistance de la balle du sol doit être souple, mais sans un excès d'eau (cette consistance molle est nécessaire parce que dans une faible plasticité souille les fils du sol sont généralement trop difficiles à façonner à des teneurs en eau dans laquelle la consistance du sol devient raide). Il est important de souligner que la quantité d'eau qui est ajoutée à ces étapes varie en fonction du type de sol, de sorte que l'opérateur doit juger à sa seule discrétion lorsque le sol a la consistance appropriée pour effectuer le test correctement, parce que les fils du sol sont difficiles à façonner si le sol est trop sec (il pourrait s'effriter) ou trop humide (ce pourrait être collant), même lorsque l'étape 3.5.1.1 est suivie. Dans l'étape 2.4 de la période de trempe peut être prolongée (par exemple dans les argiles de haute plasticité) ou courtErE (dans les sols de plasticité faible), mais dans le but d'unifier les critères de la période de 24 heures est une bonne option, car la mise en œuvre de test PL et ses résultats peuvent être affectés par ce facteur (sols montrent généralement plus plasticité lorsque ce temps est prolongée). En ce qui concerne l'étape 3.2, il est recommandé que la surface de la masse de sol aplati reste couvert d'un film alimentaire afin de minimiser la perte d'eau par évaporation, en particulier dans les sols sableux qui peuvent perdre l'eau rapidement, donc si la masse du sol ne sont pas couverts le premier roulées fils du sol peut présenter une plus grande teneur en humidité que ceux obtenus à l'issue de l'étape 3. pour cette raison, juste après un fil de terre est façonné et placé dans le récipient, il doit être immédiatement couvert (par exemple avec un verre de montre ) lors de l'étape 3 (voir étape 3.6.4.1).

L'une des limites du test est que le mouvement de flexion est effectuée manuellement; car il n'y a pas de dispositif pour le faire (le mouleur de fil et l'acier puShers sont simplement utilisés comme points d'appui). Le mouvement de flexion doit être lisse et progressive comme le montre la figure 3B (le fil de terre ne doit pas être plié à la fois, à moins que le sol est proche de la PL, où elle se plie à peine, comme cela arrive souvent dans les sols cohérents), de sorte que cette le mouvement doit être répété plusieurs fois. Par conséquent, l'étape 3.6.3 est essentiel dans l'issue de l'essai parce que si la technique de cintrage ne suffit pas, le fil du sol pourrait se fissurer avant qu'il ne devrait, ou même les fissures pourraient apparaître sur le tiers central du fil (ce dernier cas se produit souvent lorsque le sol a une consistance molle, en particulier dans les sols sableux et limons). Ces lacunes sont résolus d'une part, en pliant deux ou plusieurs fils (étape 3.8) afin de vérifier que toutes les mesures sont assez semblables, et d'autre part, en pliant le fil comme indiqué dans l'étape 3.6.3.1 lorsque l'on craque se produit près des pointes de fil. Après le cintrage, il est important de souligner que ee conseils de fil peuvent se déplacer lors de la mesure de la distance pointe (étape 3.6.4). Il y a deux options pour l'empêcher: 1) ne pas retirer les poussoirs en acier pendant la mesure (cependant, les poussoirs en acier sont parfois placés de manière à ce qui pourrait entraver la mesure) ou 2) appuyez légèrement les bouts de fil contre la plaque de verre avec les doigts et retirer les poussoirs en acier pour mesurer la distance de la pointe correctement. En ce qui concerne l'étape 3.6.4.2 la technique de pliage que cette étape indique est plus difficile à mettre en oeuvre que celle expliquée dans l'étape 3.6.3. Pour cette raison, chaque fois que possible, il est préférable de préparer la balle du sol avec une quantité d'eau à laquelle D <0 mm est évitée (cela se produit généralement lorsque le sol est très humide et aussi dans les sols de cohésion faible).

Les résultats obtenus avec le nouveau test de flexion dans 30 sols sont en excellent accord avec ceux obtenus par un opérateur de l' expérience à la fois hautement le fil méthode standard de roulement ^2,5 Et la version précédente multi-point de l'essai de flexion (cette version précédente était plus lente que la nouvelle et de traçage a été nécessaire pour obtenir le PL ^25). Il convient de souligner que le nouveau test de flexion fonctionne très bien non seulement dans les sols cohérents, mais aussi dans les sols de plasticité faible et très faible, qui sont les types de sol le plus difficile à tester par les opérateurs de laboratoire. Seulement dans des cas particuliers des sols de plasticité très élevées avec PL valeurs supérieures à 30 (tels que les sols M8, M9 et S4), le nouveau test de flexion pourrait surestimer les résultats PL concernant le test du fil de roulement standard ou le test de flexion d'origine. Lorsque le résultat PL est supérieur à 30 et le sol est bien cohérent (il peut être roulé facilement à la main), un bon moyen de savoir si nous sommes confrontés à un sol de ce type est par: (1) vérifier les deux résultats PL obtenu avec l'équation représentée dans l'étape 6.1, car dans ces cas particuliers, la différence entre les deux résultats PL peut être très grand (même de plus de4 points de pourcentage) qui se traduit également dans les grandes déviations standard et les coefficients de variation (comme celles indiquées pour le sol M8 dans le tableau 2) et pourrait être indicative d'une pente de flexion beaucoup plus raide que m = 0,108 (voir par exemple m pour le sol M8 dans le tableau 1) et (2) vérifier les valeurs B, parce que , malgré le fait que ces sols (tels que M8 et S4) sont très cohésive (ils peuvent être roulées facilement) les déformations de flexion ont tendance à être de petite taille (par exemple, B <5 mm ou même B <2 mm, donc pour les plus grandes valeurs B sol devient collante et difficile à manipuler), ce qui implique que ces sols peuvent présenter des valeurs B au PL beaucoup plus faible que la moyenne B = 2.135 mm (voir B _Plob des sols M8 et dans le Tableau 1 M9). Dans ces cas particuliers (qui sont très inhabituel), l'utilisation du multi-point d' origine essai de flexion ²⁵ peut être justifiée, même si d'un point de vue statistique , il ne serait pas obligatoire depuis la StudenT test de t (tableau 3) indique que les différences entre les méthodes ne sont pas significatifs et donc, le nouveau test de flexion serait valable pour une grande variété de sols, même pour ceux avec une très grande plasticité et des caractéristiques spéciales.

En dépit des cas particuliers indiqués ci - dessus en rapport avec certains sols très plastique, le nouveau test de pliage proposé dans le présent document (basé sur une étude précédente par les auteurs ²⁵⁾ est précis, rapide, pas cher et simple, ce qui lui donne un avantage sur la test traditionnel fil de laminage et aussi sur d' autres méthodes alternatives pour la détermination PL (comme ceux basés sur pénétromètres à cône ^15-20). La mise en œuvre du nouveau test de flexion dans les laboratoires géotechniques et sols impliquerait une amélioration de la performance du test PL, car en plus des caractéristiques mentionnées ci-dessus, maintenant les critères pour obtenir et calculer le PL serait clair, la compétence ou l'expérience de l'opérateur serait not être un facteur décisif pour effectuer le test correctement et l'interprétation subjective de l'opérateur serait également minimisé. De cette façon, les erreurs potentielles qui se sont engagés avec la méthode du fil de roulement standard (par exemple, ceux dans lesquels le résultat PL est supérieure à la LL, quelque chose qui, est théoriquement impossible) et qui affectent négativement la classification Casagrande ^13, pourrait être évité. Bien qu'une étude interlaboratoires serait nécessaire, il est prévu que les résultats entre les différents opérateurs sont assez similaires avec le nouveau test de flexion, ce qui dans de nombreuses occasions ne se produit pas lorsque le test traditionnel fil de roulement est réalisée, en particulier dans les sols de plasticité faible dans laquelle la compétence et l'expérience de l'opérateur sont décisifs dans le résultat final. Pour ces raisons, l'essai de flexion a le potentiel d'être standardisé afin de devenir une véritable alternative pour remplacer le test fil de laminage inexacte Laboratorie géotechnique et du sols dans le monde entier.

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.