New method for comparing of particle-size distribution curves

• Autorzy: Opyrchał Leszek , Chmielewski Ryszard , Bąk Aleksandra

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2022.140156

Warianty tytułu

PL

Nowa metoda porównywania krzywych uziarnienia gruntu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article discusses a new mathematical method for comparing the consistency of two particle size distribution curves. The proposed method was based on the concept of the distance between two graining curves. In order to investigate whether the distances between the particle size distribution curves are statistically significant, it was proposed to use the statistical test modulus-chi. As an example, the compliance of three sieve curves taken from the earth dam in Pieczyska on the Brda River in Poland was examined. In this way, it was established from which point of the dam the soil was washed away. However, it should be remembered that the size of the soil grains built into the dam does not have to be identical to the grain size of the washed out soil, because the fine fractions will be washed away first, while the larger ones may remain in the body of the earth structure.

PL

Problem porównywania krzywych uziarnienia powstał po wypłukaniu na dolne stanowisko niewielkiej ilości gruntu z korpusu Zapory w Pieczyskach w 2020 r. Ponieważ w 2016 r. również został wypłukany z dolnej cześci zapory grunt, zadano sobie pytanie, czy na podstawie znajomości krzywej uziarnienia można stwierdzić, ze wypłukany materiał pochodzi z tego samego miejsca. W celu zbadania zgodności krzywych uziarnienia zaproponowano metodę statystyczną opartą o koncepcję odległości pomiędzy tymi krzywymi. Za odległość pomiędzy krzywymi uziarnienia rozumiana jest suma wartości bezwzględnych procentowych zawartości masy przechodzącej przez dane sito podzielona przez odchylenie standardowe wyznaczenia zawartości procentowej (wzory (2.1)–(2.4)). Wzór (2.4) upraszcza się gdy procentowa zawartość masy jest obliczana z takim samym odchyleniem standardowym dla każdej krzywej (2.5). Odchylenie standardowe identyfikowane jest z niepewnością standardową wynikającą z pomiaru masy gruntu zebranego na sitach. Kolejne kroki obliczenia tej wartości podane są we wzorach (3.1)-(3.5). Wzór (3.6) to końcowy rezultat obliczenia niepewności standardowej. Zależy ona od pomiarowej niepewności masy oraz od samej masy zebranej na sicie. Tabela 1 oraz tabela 2 prezentują wartość niepewności obliczoną dla typowych mas pobieranych próbek gruntu (100-500 g) i procentowych zawartości gruntu na sicie, dla dokładności pomiarowej wagi 0,1 i 0,5 g. Następnie porównywano krzywe przesiewu próbek pobranych z wypłukanego gruntu w 2016 i 2020 r. oraz krzywej archiwalnej z 1974 r. reprezentującej typowy grunt korpusu zapory (rys. 1).

Słowa kluczowe

EN

particle size; distribution curve; comparing; dam; chi modulus test; uncertainty

PL

zapora; porównanie; rozkład moduł chi; niepewność; krzywa uziarnienia; uziarnienie gruntu

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 68, nr 1
• Strony: 63--72
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Opyrchał Leszek

• Military University of Technology, Faculty of Civil Engineering and Geodesy, Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-7585-843X

autor

Chmielewski Ryszard

• Military University of Technology, Faculty of Civil Engineering and Geodesy, Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-5662-9180

autor

Bąk Aleksandra

• Military University of Technology, Faculty of Civil Engineering and Geodesy, Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-5340-7790

Bibliografia

• [1] J. Guevara, “Review of particle size distribution analysis methods”, 2018. University of Florida Soil and Water Sciences Department. [Online], Available: https://soils.ifas.ufl.edu/media/soilsifasufledu/sws-mainsite/pdf/technical-papers/Guevara_Jorge_One_Year_Embargo.pdf [Accessed: 28.04.2021].
• [2] S. Blott, K. Pye, “GRADISTAT: A grain size distribution and statistics package for the analysis of unconsolidated sediments”, Earth Surface Processes and Landforms, 2001, vol. 26, pp. 1237-1248, DOI: 10.1002/esp.261.
• [3] P. Guilherme, C. Borzone, M. Bueno, M. Lamour, “Análise granulométrica de sedimentos de praias arenosas através de imagens digitais. Descrição de um protocolo de mensuração de partículas no software ImageJ-Fiji”, Brazilian Journal of Aquatic Sciences and Technology, 2015, vol. 19 (2), pp. 1-10, DOI: 10.14210/bjast.v19n2.6874.
• [4] H. Alkhaldi, C. Ergenzinger, F. Fleißner, P. Eberhard, “Comparison between two different mesh descriptions used for simulation of sieving processes”, Granular Matter, 2008, vol. 10, pp. 223-229, DOI: 10.1007/s10035-008-0084-4.
• [5] J. Fernlund, R. Zimmerman, D. Kragic, “Influence of volume/mass on grain-size curves and conversion of image-analysis size to sieve size”, Engineering Geology, 2007, vol. 90, pp. 124-137, DOI: 10.1016/j.enggeo.2006.12.007.
• [6] W. Weipeng, L. Jianli, Z. Bingzi, Z. Jiabao, L. Xiaopeng, Y. Yifan, “Critical Evaluation of Particle Size Distribution Models Using Soil Data Obtained with a Laser Diffraction Method”, PLoS ONE, 2015, vol. 10(4): e0125048, DOI: 10.1371/journal.pone.0125048.
• [7] G.L. Santana, C.T. Brasileiro, G.A. Azeredo, H.C. Ferreira, G.A. Neves, H.S. Ferreira, “A comparative study of particle size distribution using analysis of variance for sedimentation and laser diffraction methods”, Cerâmica, 2019, vol. 65(375), pp. 452-460, DOI: 10.1590/0366-69132019653752623.
• [8] S. Brandt, Data Analysis. Statistical and Computational Methods for Scientists and Engineers. Cham: Springer, 2014, ISBN 978-3-319-03761-5, DOI: 10.1007/978-3-319-03762-2.
• [9] L. Opyrchał, “Applying the chi-modulus distribution to test the consistency of measurements”, Metrology and Measurement Systems, 1999, vol. 6, no. 3, pp. 135-142.
• [10] A. Bąk, R. Chmielewski, “The influence of fine fractions content in non-cohesive soils on their compactibility and the CBR value”, Journal of Civil Engineering and Management, 2019, vol. 25, no. 4, DOI: 10.3846/jcem.2019.9687.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).