Определение пределов текучести и пластичности грунта. Показатель консистенции и индекс текучести
Предел пластичности определяется и устанавливается как наименьшая влажность грунта, при которой образец его может быть еще скатан в «шнуры» диаметром 1/8'' без распада их на отдельные элементы, т. е. без крошения грунта. При испытании небольшой образец связного грунта в пластичном состоянии скатывают рукой на стеклянной пластинке. «Шнуры» грунта складывают и вновь, скатывают, и так проделывают несколько раз. В результате этой операции влажность грунта несколько снижается. Процесс повторяют до тех пор, пока грунт в шнурах при скатывании не начнет крошиться. После этого определяют влажность образца путем его взвешивания, высушивания в термостате и повторного взвешивания. Считается, что эта влажность отвечает пределу пластичности wp испытываемого грунта.
Предел текучести wL определяется как влажность, при которой грунт только начинает течь, когда его несколько раз слегка сотрясают. Аттерберг определял его первоначально, встряхивая рукой образец грунта, помещенный в фарфоровое блюдце. Присущая такому определению субъективность в настоящее время почти полностью исключена, так как всюду используется теперь механический прибор, разработанный А. Казагранде. Этот прибор показан на рис. 4.7. Латунная чашка С шарнирно прикрепляется в одной точке (на кромке) P к станине и может быть повторно поднята или опущена с помощью кулачка. E при вращении рукоятки F. Чашка опускается на точно установленную величину — 1 см. Для проведения в образце грунта желобка применяют шпатели двух типов (рис. 4.7). Некоторое их различие, по-видимому, не влияет ощутимо на результаты опыта. Шпатель типа В автоматически удаляет остатки грунта, который может попасть на кромки желобка.
Перед испытанием грунт тщательно переминают и аккуратно укладывают в чашке прибора. По центру образца грунта, как показано на рис. 4.7, прорезают желобок. Затем вращают рукоятку и отсчитывают число опусканий чашки (число «ударов») до тех пор, пока ширина желобка не станет равной 1/2". Некоторую часть грунта около желобка отбирают для определения его влажности. Процесс повторяют три или четыре раза при добавлении к грунту воды или его подсушивании до тех пор, пока не будут получены результаты двух определений влажности для консистенций, соответствующих числу ударов больше и меньше 25. Результаты таких определений влажности откладывают на графике, используя для соответствующего числа ударов полулогарифмическую шкалу, как показано на рис. 4.8. Полученные таким образом точки обычно ложатся на прямую линию. Пересечение этой прямой линии с вертикальной, проходящей через точку, соответствующую 25 ударам, дает влажность предела текучести. Наклон этой прямой линии к горизонту определяет индекс течения If, который устанавливается по разности влажности при 4 и 40 ударах или 5 и 50 ударах и т. д.
Показатель консистенции Ic выражается в процентах и определяет консистенцию грунта в естественном состоянии, выражаемую его естественной влажностью w по отношению к пределам пластичности и текучести:
Физический смысл показателя консистенции Ic для глин подобен физическому смыслу относительной плотности Dd для песков. Если влажность грунта в естественном состоянии соответствует пределу пластичности (весьма плотное состояние), значение Ic будет равно 100%. Влажность ниже предела пластичности дает значение Ic выше 100%. Естественная влажность, соответствующая пределу текучести, будет давать значение Ic = 0%, а еще более высокая влажность дает отрицательные значения.
При другом соотношении мы получаем величину индекса текучести IL:
При w=wp Il =0%; при w=wL Il = 100%.