Wpływ kształtu cząstek ilastych na wyniki analiz granulometrycznych gruntów spoistych

• Autorzy: Gorączko A. , Topoliński S.

Identyfikatory

DOI

10.22630/PNIKS.2018.27.2.14

Warianty tytułu

EN

Influence of shape anisotropy on the results of grain size analysis of the clayey soils

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Pomiar wielkości cząstek za pomocą dyfrakcji laserowej (LDA) jest alternatywną analiz hydrometrycznych (HM) metodą oznaczania składu granulometrycznego gruntów. Przy oznaczaniu frakcji najdrobniejszych, o znacznej zawartości minerałów ilastych, zasadnicze problemy wynikają ze znacznej anizotropii kształtu cząstek. W pracy zawarto porównanie wyników oznaczeń wielkości cząstek iłów neogeńskich z Bydgoszczy. Zaproponowano formuły służące do transformacji wyników metody areometrycznej i metody dyfrakcji laserowej dla badanych gruntów.

EN

Laser diffraction particle sizing is an alternative method to determine grain size analysis in soils. However, for particle with high shape anisotropy LDA measurements usually produce different results than traditional hydrometric methods (HM), based on Stokes equation. The article contains the results of analyzes of Neogene clays characterized by significant lithological differentiation in regard to participation the clay fraction particles. The research was conducted for the clay samples taken in Bydgoszcz. A set of equations to transform LDM results to hydrometric results was proposed.

Słowa kluczowe

PL

analiza granulometryczna; analiza areometryczna; prawo Stokesa; metoda dyfrakcji laserowej; LDA; grunty spoiste; anizotropia kształtu

EN

grain size analysis; hydrometric method; Stokes equation; laser diffraction analysis; LDA; clay soils; shape anisotropy

• Wydawca: Wydawnictwo Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
• Czasopismo: Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 27, No. 2
• Strony: 142--151
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Gorączko A.

• Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy, Wydział Budownictwa Architektury i Inżynierii Środowiska, 85-796 Bydgoszcz, al. Prof. Kaliskiego 7, Poland

autor

Topoliński S.

• Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy, Wydział Budownictwa Architektury i Inżynierii Środowiska, 85-796 Bydgoszcz, al. Prof. Kaliskiego 7, Poland

Bibliografia

• ASTM D7928-17. Standard test method for particle size distribution (gradation) of fine grained soils using the sedimentation (hydrometer) analysis.
• Beuselinck, L., Govers, G., Poesen, J., Degraer, G. i Froyen, L. (1998). Grain-size analysis by laser diffractometry: comparison with the sieve- -pipette method. Catena, 32(3), 193-208.
• Bieganowski, A., Ryżak, M. i Witkowska-Walczak, B. (2010). Determination of soil aggregate disintegration dynamics using laser diffraction. Clay Minerals, 45(1), 23-34.
• Bowen, P., Sheng, J. i Jongen, N. (2002). Particle size distribution measurement of anisotropic particles cylinders and platelets – practical examples. Powder Technology, 128(2), 256-261.
• Buurman, P., Pape, T. i Muggler, C.C. (1997). Laser grain-size determination in soil genetic studies 1. Practical problems. Soil Science, 162(3), 211-218.
• Di Stefano, C., Ferro, V. i Mirabile, S. (2010). Comparison between grain-size analyses using laser diffraction and sedimentation methods. Biosystems Engineering, 106(2), 205-215.
• Dur, J.C., Elsass, F., Chaplain, V. i Tessier, D. (2004). The relationship between particle-size distribution by laser granulometry and image analysis by transmission electron microscopy in a soil clay fraction. European Journal of Soil Science, 55(2), 265-270.
• Eshel, G., Levy, G.J., Mingelgrin, U. i Singer, M.J. (2004). Critical evaluation of the use of laser diffraction for particle-size distribution analysis. Soil Science Society of America Journal, 68(3), 736-743.
• Frankowski, Z. i Smagała, S. (2000). Przydatność metody laserowej w badaniach uziarnienia gruntów spoistych. W XII Krajowa Konferencja Mechaniki Gruntów i Fundanemtowania „Problemy geotechniczne obszarów przymorskich” (strony 163-171). Szczecin: Wydawnictwo Politechniki Szczecińskiej.
• Gorączko, A. i Kumor, M.K. (2011). Pęcznienie mioplioceńskich iłów serii poznańskiej z rejonu Bydgoszczy na tle ich litologii. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego, 446 (2), 305-314.
• Gorączko, A., i Topoliński, S. (2017). Zastosowanie oznaczeń uziarnienia metodą dyfrakcji laserowej (LDA) do oceny zróżnicowania iłów neogeńskich z Bydgoszczy. Przegląd Geologiczny, 65(4), 243-250.
• ISO 13320-1:1999. Particle size analysis. Laser diffraction methods. Part 1: General Principles.
• Jennings, B.R. (1993). Size and thickness measurement of polydisperse clay samples. Clay Minerals, 28(4), 485-494.
• Jennings, B.R. i Parslow, K. (1988). Particle size measurement: the equivalent spherical diameter. W Proceedings of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. Vol. 419, No 1856 (strony 137-149). London: The Royal Society.
• Jonkers, L., Prins, M.A., Brummer, G.J.A., Konert, M. i Lougheed, B.C. (2009). Experimental insights into laser diffraction particle sizing of fine-grained sediments for use in palaeoceanography. Sedimentology, 56(7), 2192-2206.
• Kaczyński, R. i Grabowska-Olszewska, B. (1997). Soil mechanics of the potentially expansive clays in Poland. Applied Clay Science, 11(5-6), 337-355.
• Kelly, R.N. i Etzler, F.M. (2013). What is wrong with laser diffraction. A critical review of current laser diffraction methods for particle size analysis. Pobrano z lokalizacji: Donner Technologies, www.donner-tech.com/whats_wrong_with_ld.pdf.
• Kelly, R.N. i Kazanjian, J. (2006). Commerical reference shape standards use in the study of particle shape effect on laser diffraction particle size analysis. AAPS PharmSciTech, 7(2), E126-E137.
• Konert, M. i Vandenberghe, J. (1997). Comparison of laser grain size analysis with pipette and sieve analysis: a solutions for the underestimation of clay fraction. Sedimentology, 44, 523-535.
• Lamb, H. (1975) Hydrodynamics. 6th edn. Cambridge: Cambridge University Press.
• Lu, N., Ristow, G.H. i Likos, W.J. (2000). The accuracy of hydrometer analysis for fine-grained clay particles. ASTM Geotechnical Testing Journal, 23(4), 487-495.
• Makó, A., Tóth, G., Weynants, M., Rajkai, K., Hermann, T. i Tóth, B. (2017). Pedotransfer functions for converting laser diffraction particle-size data to conventional values. European Journal of Soil Science, 68(5), 769-782.
• Nadeau, P.H. (1985). The physical dimensions of fundamental clay particles. Clay Minerals, 20(4), 499-514.
• PN-B-04481:1988. Grunty budowlane. Badania próbek gruntu.
• PN-EN 1997-2:2009. Eurokod 7. Projektowanie geotechniczne. Część 2: Rozpoznanie i badanie podłoża gruntowego.
• PN-EN ISO 17892-4:2017-01E. Rozpoznanie i badania geotechniczne. Badania laboratoryjne gruntów. Część 4: Badanie uziarnienia gruntów.
• Ryżak, M., i Bieganowski, A. (2011). Methodological aspects of determining soil particle-size distribution using the laser diffraction method. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 174(4), 624-633.
• Środoń, J., Andreoli, C., Elsass, F. i Robert, M. (1990). Direct high-resolution transmission electron microscopic measurement of expandability of mixed-layer illite/smectite in bentonite rock. Clays and Clay Minerals, 38(4), 373-379.
• Traubner, H., Roth, B. & Tippkotter, R. (2009). Determination of soil texture: Comparision of sedimentation method and laser-diffraction analysis. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 172,161-171.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).