Estudo experimental sobre características estruturais e desmontáveis ​​de material loess preparado artificialmente

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 4113 (2023) Citar este artigo

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Colapsabilidade e estrutura são duas das características típicas do loess natural imperturbado. É de grande importância simular efetivamente a colapsabilidade e a estrutura do loess natural, preparando-o artificialmente. No entanto, os métodos existentes de preparação artificial de loess dobrável são complexos e a colapsabilidade das amostras preparadas é difícil de controlar. Neste artigo, o mecanismo de colapsabilidade do loess foi reanalisado e, com base nisso, foi proposto um novo método para preparar loess dobrável artificial usando loess remoldado, sal industrial, partículas de CaO e pó de gesso. O princípio básico é: as partículas de CaO possuem resistência estrutural e seriam transferidas para Ca(OH)2 após a imersão, este progresso pode simular o desaparecimento da resistência estrutural de loess; A dissolução do sal industrial pode simular o colapso dos poros internos do loess, a colapsabilidade do loess artificial pode ser ajustada ajustando a porcentagem de sal industrial; o pó de gesso pode simular a cimentação de loess como material de ligação. Foram realizados o teste de cisalhamento, o teste de consolidação e o teste de colapsabilidade do loess preparado artificialmente e do loess não perturbado. Os resultados dos testes de loess artificial foram comparados com loess não perturbado. Os resultados mostram que: o limite plástico e o limite líquido do loess preparado artificialmente são menores que os do loess não perturbado; O teor ideal de umidade e a densidade seca máxima são próximos aos do loess não perturbado; O coeficiente de colapsabilidade das amostras preparadas artificiais aumenta primeiro e depois diminui com o aumento do nível de carga, e aumenta gradualmente com o aumento do teor de partículas de sal industrial; Os parâmetros estruturais de amostras de loess preparadas artificialmente primeiro aumentam e depois diminuem com o processo de cisalhamento, mas os parâmetros estruturais de loess preparado artificialmente e loess não perturbado são diferentes sob diferentes condições de pressão confinante.

Loess é amplamente distribuído em todo o mundo, como América, Europa, Rússia e China. Entre eles, a China tem a maior área de distribuição e a maior espessura1. Por ser um solo tipicamente estruturado, o loess é caracterizado como poroso, estrutural e colapsável2,3,4,5,6,7,8. Conseqüentemente, é importante estudar a colapsabilidade do loess para o projeto de fundação, uma vez que deformações diferenciais de colapso no loess podem causar trincas nas estruturas superiores9,10,11,12,13. Como é do conhecimento de todos nós, o teste do modelo físico é um dos métodos comprovados para investigar a influência da colapsabilidade do loess na estrutura superior; no entanto, o teste do modelo físico precisa de loess dobrável suficiente e imperturbável como material dielétrico para ser conduzido. Durante a coleta da amostra, a porosidade e a estrutura podem ser facilmente perturbadas. Além disso, o volume da amostra de loess utilizada no modelo é grande, impurezas como cascalho e raízes de plantas tornam os solos estruturados naturais homogêneos e afetam as características estruturais do solo. Portanto, preparar o loess artificial para uso em teste de modelo físico é um método eficiente.

Até agora, alguns estudiosos exploraram a viabilidade e eficácia da preparação de solos artificiais. As investigações sugerem que o solo artificial é consistente com o solo natural não perturbado em termos de estrutura e resistência homogêneas. O loess artificial é mais adequado para o teste do modelo físico do que o loess não perturbado. Maccarini (Universidade de Londres, Reino Unido) preparou pela primeira vez areias artificiais usando método de combustão. Posteriormente, para preparar diferentes tipos de solos artificiais, foram adicionados diferentes aditivos ao material do solo, ajustando a mistura. Os aditivos incluem cimento14, mistura de cimento e partículas de gelo15, escória de cobre16, gesso17, sal industrial18 e outros materiais19. O solo artificial foi um método de aprovação para simular as características do solo natural não perturbado.