Studio sperimentale sulle caratteristiche deformabili e strutturali di materiale loess preparato artificialmente

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 4113 (2023) Citare questo articolo

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Collassabilità e struttura sono due delle caratteristiche tipiche del looss naturale indisturbato. È di grande importanza simulare efficacemente la collassabilità e la perdita strutturale della perdita naturale preparandola artificialmente. Tuttavia, i metodi esistenti per preparare artificialmente il loess collassabile sono complessi e la collassabilità dei campioni preparati è difficile da controllare. In questo articolo, il meccanismo di collassabilità del loess è stato rianalizzato e, su questa base, è stato proposto un nuovo metodo per preparare il loess collassabile artificiale utilizzando loess rimodellato, sale industriale, particelle di CaO e polvere di gesso. Il principio di base è: le particelle di CaO hanno resistenza strutturale e si trasferirebbero a Ca(OH)2 dopo l'immersione, questo progresso può simulare la scomparsa della resistenza strutturale loess; La dissoluzione del sale industriale può simulare il collasso dei pori interni del loess, la collassabilità del loess artificiale può essere regolata regolando la percentuale di sale industriale; la polvere di gesso può simulare la cementazione del loess come materiale legante. Sono state eseguite la prova di taglio, la prova di consolidamento e la prova di collassabilità del looss preparato artificialmente e del looss indisturbato. I risultati dei test sul loess artificiale sono stati confrontati con il loess indisturbato. I risultati mostrano che: il limite plastico e il limite liquido del loess preparato artificialmente è inferiore a quello del loess indisturbato; Il contenuto di umidità ottimale e la densità secca massima sono vicini a quelli del loess indisturbato; Il coefficiente di collassabilità dei campioni preparati artificialmente aumenta prima e poi diminuisce con l'aumento del livello di carico, e aumenta gradualmente con l'aumento del contenuto di particelle di sale industriale; I parametri strutturali dei campioni di loess preparati artificialmente prima aumentano e poi diminuiscono con il processo di taglio, ma i parametri strutturali del loess preparato artificiale e del loess indisturbato sono diversi in diverse condizioni di pressione di confinamento.

Loess è ampiamente distribuito in tutto il mondo, come America, Europa, Russia e Cina. Tra questi, la Cina ha l’area di distribuzione più ampia e lo spessore maggiore1. Essendo un terreno tipicamente strutturato, il loess è caratterizzato da porosità, struttura e collassabilità2,3,4,5,6,7,8. Di conseguenza, è importante studiare la collassabilità del loess per la progettazione delle fondazioni, poiché deformazioni differenziali di collasso in loess potrebbero causare crepe nelle strutture superiori9,10,11,12,13. Come è noto a tutti noi, il test sul modello fisico è uno dei metodi collaudati per studiare l'influenza della collassabilità del loess sulla struttura superiore, tuttavia, il test sul modello fisico necessita di un loess collassabile indisturbato sufficiente come materiale dielettrico da condurre. Durante la raccolta del campione, è molto facile che la porosità e la struttura vengano disturbate. Inoltre, il volume del campione di loess utilizzato nel modello è ampio, impurità come ghiaia e radici di piante rendono omogenei i terreni strutturati naturali e influenzano le caratteristiche strutturali del suolo. Pertanto, preparare il loess artificiale per l'uso del test sul modello fisico è un metodo efficiente.

Finora alcuni studiosi hanno esplorato la fattibilità e l’efficacia della preparazione dei terreni artificiali. Le indagini suggeriscono che il terreno artificiale è coerente con il terreno naturale indisturbato in termini di struttura e resistenza omogenee. Il loess artificiale è più adatto per il test del modello fisico rispetto al loess indisturbato. Maccarini (Università di Londra, Regno Unito) ha preparato per primo le sabbie artificiali utilizzando il metodo di combustione. Successivamente, per preparare diversi tipi di terreno artificiale, sono stati aggiunti diversi additivi al materiale del terreno regolando la miscela. Gli additivi includono cemento14, miscela di cemento e particelle di ghiaccio15, scorie di rame16, gesso17, sale industriale18 e altri materiali19. Il terreno artificiale era un metodo approvato per simulare le caratteristiche del terreno naturale indisturbato.