人工的に作製した黄土材料の崩壊性と構造特性に関する実験的研究

Scientific Reports volume 13、記事番号: 4113 (2023) この記事を引用

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崩壊性と構造は、自然のままの黄土の典型的な特徴の 2 つです。 人工的に黄土を調製することにより、天然黄土の崩壊性や構造を効果的にシミュレートすることは非常に重要です。 しかし、崩壊性黄土を人工的に調製する既存の方法は複雑であり、調製されたサンプルの崩壊性を制御することは困難です。 本論文では,黄土の崩壊機構を再解析し,これに基づいて,再成型黄土,工業塩,CaO粒子および石膏粉末を使用して人工崩壊性黄土を調製する新しい方法を提案した。 基本原理は次のとおりです。CaO 粒子は構造強度を備えており、浸漬後に Ca(OH)2 に移行します。この進行により、黄土の構造強度の消失をシミュレートできます。 工業塩の溶解は黄土の内部細孔の崩壊をシミュレートでき、人工黄土の崩壊性は工業塩の割合を調整することで調整できます。 石膏粉末は、結合材料として黄土のセメンテーションをシミュレートできます。 人工的に調製した黄土および未撹乱黄土のせん断試験、圧密試験および崩壊性試験を実施した。 人工黄土の試験結果を、撹拌されていない黄土と比較した。 結果は次のことを示しています。人工的に調製された黄土の可塑性限界と液体限界は、乱されていない黄土よりも小さい。 最適な水分含有量と最大乾燥密度は、そのままの黄土に近い値です。 人工的に調製されたサンプルの崩壊係数は、負荷レベルの増加とともに最初に増加し、次に減少し、工業用塩粒子含有量の増加とともに徐々に増加します。 人工的に調製された黄土サンプルの構造パラメータは、せん断プロセスとともに最初に増加し、その後減少しますが、人工的に調製された黄土と撹乱されていない黄土の構造パラメータは、異なる拘束圧力条件下では異なります。

黄土はアメリカ、ヨーロッパ、ロシア、中国など世界中に広く分布しています。 その中でも中国が最も分布域が広く、厚みも最も大きい1。 黄土は典型的な構造土壌として、多孔性、構造的、および崩壊性を特徴としています2、3、4、5、6、7、8。 したがって、黄土における崩壊変形の差は上部構造に亀裂を引き起こす可能性があるため、基礎設計において黄土の崩壊性を研究することが重要です9、10、11、12、13。 周知のとおり、物理模型試験は黄土の崩壊性が上部構造に及ぼす影響を調査する実証済みの方法の1つですが、物理模型試験を実施するには誘電体材料として十分な乱れのない崩壊性黄土が必要です。 サンプル収集中に、多孔性と構造は非常に簡単に乱されます。 さらに、モデルに使用される黄土サンプルの量は多く、砂利や植物の根などの不純物は自然構造土壌を均質にし、土壌の構造特性に影響を与えます。 したがって、物理モデル試験に使用するために人工黄土を準備することは効率的な方法です。

これまでに、一部の学者は人工土壌の準備の実現可能性と有効性を研究してきました。 調査により、人工土壌は均質な構造と強度において自然の未撹乱土壌と一致していることが示唆されました。 人工黄土は、自然な黄土よりも物理モデルのテストに適しています。 Maccarini (英国ロンドン大学) は、燃焼法を使用して人工砂を最初に調製しました。 その後、異なる種類の人工土壌を調製するために、土壌材料に異なる添加剤を配合を調整して添加しました。 添加剤には、セメント 14、セメントと氷粒子の混合物 15、銅スラグ 16、石膏 17、工業塩 18、およびその他の材料 19 が含まれます。 人工土壌は、自然のままの土壌の特性を模擬するための承認方法です。