Экспериментальное исследование разборных и структурных характеристик искусственно приготовленного лёссового материала

Том 13 научных докладов, Номер статьи: 4113 (2023) Цитировать эту статью

300 доступов

Подробности о метриках

Сжимаемость и структурность — две типичные характеристики природного ненарушенного лёсса. Большое значение имеет эффективное моделирование сжимаемости и структуры природного лёсса путем приготовления искусственного лёсса. Однако существующие способы искусственного приготовления сборного лёсса сложны, и сжимаемость приготовленных образцов трудно контролировать. В данной работе был повторно проанализирован механизм собираемости лёсса и на этой основе предложен новый метод приготовления искусственного лёсса с использованием переформованного лёсса, технической соли, частиц СаО и гипсового порошка. Основной принцип таков: частицы CaO обладают структурной прочностью и после вымачивания переходят в Ca(OH)2; этот процесс может имитировать исчезновение структурной прочности лесса; Растворение технической соли может имитировать обрушение внутренних пор лесса, сжимаемость искусственного лёсса можно регулировать, регулируя процентное содержание технической соли; гипсовый порошок может имитировать цементацию лёсса в качестве связующего материала. Были проведены испытания на сдвиг, испытание на консолидацию и испытание на сжатие искусственно приготовленного и ненарушенного лёсса. Результаты испытаний искусственного лёсса сравнивались с ненарушённым лёссом. Результаты показывают, что: предел пластичности и предел жидкости искусственно приготовленного лёсса меньше, чем у ненарушенного лёсса; Оптимальная влажность и максимальная плотность в сухом состоянии близки к ненарушенному лёссу; Коэффициент сжимаемости искусственно приготовленных образцов сначала увеличивается, затем снижается с увеличением уровня нагрузки и постепенно увеличивается с увеличением содержания частиц технической соли; Структурные параметры искусственно приготовленных образцов лёсса сначала увеличиваются, а затем уменьшаются в процессе сдвига, но структурные параметры искусственно подготовленного и ненарушенного лёсса различны в различных условиях горного давления.

Лёсс широко распространен по всему миру, например, в Америке, Европе, России и Китае. Среди них Китай имеет самый широкий ареал и наибольшую толщину1. Как типично структурированная почва, лёсс характеризуется пористостью, структурностью и просадочностью2,3,4,5,6,7,8. Соответственно, важно изучить сжимаемость лёсса при проектировании фундамента, поскольку дифференциальные деформации обрушения лёсса могут вызвать трещины в верхних конструкциях9,10,11,12,13. Как всем нам известно, испытание физической модели является одним из проверенных методов исследования влияния сжимаемости лесса на верхнюю конструкцию, однако для проведения испытания физической модели необходимо достаточное количество ненарушенного складчатого лесса в качестве диэлектрического материала. Во время отбора проб пористость и структуру очень легко нарушить. Кроме того, объем образца лёсса, используемого в модели, велик, а примеси, такие как гравий и корни растений, делают почвы с естественной структурой однородными и влияют на структурные характеристики почвы. Поэтому подготовка искусственного лёсса к использованию физической модели является эффективным методом.

До сих пор некоторые ученые исследовали возможность и эффективность приготовления искусственных почв. Исследования показывают, что искусственная почва соответствует естественной ненарушенной почве по однородной структуре и прочности. Искусственный лесс более подходит для испытания физической модели, чем ненарушенный лесс. Маккарини (Лондонский университет, Великобритания) впервые приготовил искусственные пески методом сжигания. После этого, чтобы приготовить различные виды искусственных почв, в почвенный материал добавляли различные добавки путем корректировки смеси. В состав добавок входят цемент14, смесь цемента и частиц льда15, медный шлак16, гипс17, техническая соль18 и другие материалы19. Искусственная почва представляла собой метод утверждения, имитирующий характеристики естественной ненарушенной почвы.