Conusproef

De oudste laboratorium-indringproef is de zogenaamde conusproef (zie figuur 5.26). Deze is in de jaren dertig ontwikkeld om een objectieve indruk van de consistentie of vastheid van grond te verkrijgen. Bij deze proef wordt een metalen kegel met een tophoek van 30°, 60° of 90° met de punt juist op het oppervlak van een grondmonster geplaatst, waarna de kegel gedurende twee minuten wordt belast met een bepaald gewicht P.

De indringing z die door achtereenvolgende belastingen wordt veroorzaakt, is gerelateerd aan het oppervlak A van de ingedrongen kegel; bij een tophoek van 90° is A = πz². Wanneer vervolgens de belasting wordt uitgezet tegen het bijbehorende oppervlak, ontstaat een rechte lijn volgens figuur 5.27. De hoek α die de rechte met de belasting-as maakt, wordt gedefinieerd als de conuswaarde c_w; in dat verband geldt:

Ter simulatie van een bovenbelasting die het monster in het terrein ondervindt, is het conusapparaat later aangepast. Het monster wordt daarbij afgedekt met een rubbervlies en geplaatst onder een klok, waarin een zekere luchtoverdruk kan worden aangebracht (zie figuur 5.28). Met behulp van deze opstelling kan het verband tussen conuswaarde c_w en bovenbelasting worden geregistreerd, in de figuren 5.29a+b is het bezwijkgedrag van cohesieloze respectievelijk cohesieve grond onder invloed van conuspenetratie met bovenbelasting kwalitatief weergegeven.

Hoewel de conusproef in de bovenbeschreven vorm niet meer in de praktijk wordt toegepast, werd hij in Scandinavië verder ontwikkeld tot de nu overal bekende valconusproef (Engels: ‘fall cone test’). Deze proef wordt gebruikt voor de bepaling van de vloeigrens (Engels: ‘liquid limit’) van cohesieve gronden; in sommige landen wordt hij ook benut ter vaststelling van de uitrolgrens (Engels: ‘plastic limit’).

In tegenstelling tot de krachtgestuurde conusproef die statisch werd uitgevoerd, verloopt de uitvoering van de valconusproef dynamisch. De conus ‘valt’ onder invloed van zijn eigen gewicht in het monsteroppervlak; daarbij spelen traagheidskrachten een rol. Volgens een door Schultze en Muhs (1967) gepubliceerde grafiek ligt de penetratiekracht K_v van een conus die onder invloed van zijn eigen gewicht 10 mm indringt, hoger dan de kracht K_d die nodig is voor een zelfde penetratie van 10 mm bij statische indringing; zie figuur 5.30.