ПрофприборАнализ размера частиц – это метод, используемый для определения размера
частиц в данном образце, который обычно применяется в таких областях, как геология, почвоведение и тд.. Полученные результаты помогают определить физические и химические свойства материалов, которые могут влиять на такие процессы, как текучесть, реакционная способность, прочность на сдвиг.
Распределение частиц по размерам часто представляется графически в виде градуировочной кривой, которая показывает суммарный процент частиц, прошедших через сито каждого размера. Это позволяет получить представление о свойствах материала, таких как его плотность, проницаемость и прочность на сдвиг.
Ситовой анализ:
В этом методе используется комплект сит с различными размерами ячеек для
разделения частиц грунта. Образец помещается на верхнее сито, а штабель вибрирует или перемешивает. Частицы проходят через каждое последующее сито в зависимости от размера, а более мелкие частицы достигают нижних сит. Затем измеряется остаточный вес на каждом сите. Такой тип анализа обычно используется для более крупных частиц (до примерно 0,075 мм).
Седиментационный анализ (ареометрический метод):
Основанный на принципе закона Стокса, этот метод включает в себя измерение скорости, с которой частицы оседают в жидкости. Более крупные частицы оседают быстрее, в то время как более мелкие занимают больше времени. Ареометр или пипетка могут использоваться для измерения скорости осаждения.
Часто используется при анализе почвы и отложений для различения песковых, иловых и глинистых фракций.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПорогА для песка / гравия:
(4,75 мм) — это общее ограничение, которое отделяет «гравий» от «песка» во многих инженерных стандартах, таких как Единая система классификации почв (USCS) и Американская ассоциация государственных дорожных и транспортных чиновников (AASHTO). Согласно этим системам, частицы размером более 4,75 мм классифицируются как гравий, а частицы размером менее 4,75 мм классифицируются как песок.
(2 мм) – еще один порог, часто используемый в почвоведении и геологии. В этом контексте частицы размером менее 2 мм считаются песком, в то время как частицы размером более 2 мм могут быть классифицированы как гравий.
Анализ размеров частиц с геотехнической точки зрения
Кривая распределения частиц по размерам (PSD) из анализа размеров частиц предоставляет обширную информацию о характеристиках почвы. Ключевые аспекты, полученные на основе этой кривой, включают классификацию почвы, градацию и специфические коэффициенты, такие как коэффициент однородности и коэффициент кривизны. Ниже приведена разбивка этих характеристик:
1. Классификация почв (согласно USCS и AASHTO)
Классификация почв включает в себя классификацию почвы на основе ее гранулометрического состава. Единая система классификации почв (USCS) и системы классификации Американской ассоциации государственных дорожных и транспортных чиновников (AASHTO) широко распространены в инженерном деле.
- Крупнозернистые почвы: Если на сите No 200 задерживается более 50% частиц почвы (0,075 мм), почва классифицируется как крупнозернистая. Крупнозернистые почвы далее подразделяются на:
Гравий (размером более 4,75 мм)
Песок (от 0,075 мм до 4,75 мм) - Мелкозернистые почвы: Если более 50% почвы проходит через сито No 200, она классифицируется как мелкозернистая. К мелкозернистым почвам относятся: ил и глина, которые дополнительно различаются по тестам на пластичность (например, предел Аттерберга).
Кривая PSD помогает определить тип почвы на основе процентного содержания гравия, песка, ила и глины, что имеет решающее значение для прогнозирования ее инженерных характеристик, таких как проницаемость и сжимаемость.
2. Градация (хорошая оценка или плохая оценка)
Градация описывает распределение размеров частиц в почве.
- Хорошо отсортированная почва: Содержит частицы в широком диапазоне размеров с более равномерным распределением по размерам. Эти почвы обычно имеют лучшие характеристики уплотнения и прочности.
- Плохо отсортированная почва: Содержит частицы преимущественно одного размера (равномерно отсортированные) или имеет зазоры. Эти грунты часто менее устойчивые к нагрузке.
Форма и наклон кривой PSD помогают определить, насколько хорошо почва отсортирована.
3. Коэффициент однородности (Cu)
Коэффициент однородности (Cu) является показателем диапазона размеров частиц в почве и определяется как:
Здесь (D60) – диаметр частиц, при котором 60% массы образца является более мелким, а (D_{10}) – диаметр, при котором 10% образца является более мелким.
Интерпретация Cu:
Если (Cu > 4) для гравия и (Cu > 6) для песка, почва обычно считается хорошо сортированной.
Низкие значения (Cu) указывают на узкий диапазон размеров частиц (равномерный сорт).
4. Коэффициент кривизны (cc)
Коэффициент кривизны (Cc) дает дополнительное представление о градации почвы и рассчитывается следующим образом:
Где (D30) – размер частиц, при котором 30% образца почвы является более мелким.
Интерпретация Cc:
Для хорошо обработанных почв значение (Cc) обычно находится в диапазоне от 1 до 3.
Значения, выходящие за пределы этого диапазона, указывают на плохую сортировку почвы, либо однородную, либо с неровностями.
5. Понимание поведения грунта и инженерных свойств
Проницаемость: Крупнозернистый, хорошо просеянный грунт (гравийные пески), как правило, имеют более высокую проницаемость, чем мелкозернистые.
Уплотнение и прочность: Хорошо отсортированные грунты уплотняются более эффективно и могут достигать более высокой плотности, что способствует повышению несущей способности. Равномерно градуированные грунты или почвы с зазорами часто имеют более низкий потенциал уплотнения и прочности.
6. Другие параметры классификации
Кривая PSD в сочетании с пределами Аттерберга позволяет классифицировать мелкозернистые почвы (ил и глина) и различать связные (глиноподобные) и несвязные (илистые) материалы.
Интерпретируя эти параметры, инженеры могут принимать обоснованные решения о модификации грунта, стабилизации и пригодности для строительства или сельскохозяйственного использования.
Таким образом, кривая PSD и связанные с ней коэффициенты обеспечивают всесторонний анализ свойств грунта, помогая инженерам понять его потенциал уплотнения, стабильность, проницаемость и общую пригодность для различных областей применения.