Étude expérimentale sur les caractéristiques pliables et structurelles du matériau de loess préparé artificiellement

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 4113 (2023) Citer cet article

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L'effondrement et la structure sont deux des caractéristiques typiques du loess naturel intact. Il est d'une grande importance de simuler efficacement l'effondrement et la structure du loess naturel en préparant artificiellement du loess. Cependant, les méthodes existantes de préparation artificielle du loess pliable sont complexes et l'aptitude à la pliage des échantillons préparés est difficile à contrôler. Dans cet article, le mécanisme d'effondrement du loess a été réanalysé et, sur cette base, une nouvelle méthode de préparation de loess artificiel pliable utilisant du loess remoulé, du sel industriel, des particules de CaO et de la poudre de gypse a été proposée. Le principe de base est le suivant : les particules de CaO ont une résistance structurelle et seraient transférées à Ca(OH)2 après trempage, cette progression peut simuler la disparition de la résistance structurelle du loess ; La dissolution du sel industriel peut simuler l'effondrement des pores internes du loess, l'effondrement du loess artificiel peut être ajusté en ajustant le pourcentage de sel industriel ; la poudre de gypse peut simuler la cémentation du loess comme matériau de liaison. Les tests de cisaillement, de consolidation et d'effondrement du loess préparé artificiellement et du loess non remanié ont été réalisés. Les résultats des tests effectués sur du loess artificiel ont été comparés à ceux de loess non remanié. Les résultats montrent que : la limite plastique et la limite liquide du lœss préparé artificiellement sont inférieures à celles du lœss non perturbé ; La teneur en humidité optimale et la densité sèche maximale sont proches de celles du loess non perturbé ; Le coefficient de pliabilité des échantillons préparés artificiellement augmente d'abord, puis diminue avec l'augmentation du niveau de charge, et augmente progressivement avec l'augmentation de la teneur en particules de sel industriel ; Les paramètres structurels des échantillons de loess préparés artificiellement augmentent d'abord puis diminuent avec le processus de cisaillement, mais les paramètres structurels du loess préparé artificiellement et du loess non perturbé sont différents dans différentes conditions de pression de confinement.

Le loess est largement distribué dans le monde entier, notamment en Amérique, en Europe, en Russie et en Chine. Parmi eux, la Chine possède l’aire de répartition la plus large et la plus grande épaisseur1. En tant que sol typiquement structuré, le loess est caractérisé comme poreux, structurel et pliable2,3,4,5,6,7,8. En conséquence, il est important d’étudier l’effondrement du loess pour la conception des fondations, car les déformations différentielles d’effondrement du loess pourraient provoquer des fissures dans les structures supérieures9,10,11,12,13. Comme nous le savons tous, le test sur modèle physique est l'une des méthodes éprouvées pour étudier l'influence de l'effondrement du loess sur la structure supérieure. Cependant, le test sur modèle physique nécessite suffisamment de loess pliable non perturbé comme matériau diélectrique pour être effectué. Lors du prélèvement d’échantillons, la porosité et la structure peuvent très facilement être perturbées. De plus, le volume de l'échantillon de loess utilisé dans le modèle est important, les impuretés telles que le gravier et les racines des plantes rendent les sols structurés naturels homogènes et affectent les caractéristiques structurelles du sol. Par conséquent, la préparation du loess artificiel pour l’utilisation d’un test sur modèle physique est une méthode efficace.

Jusqu’à présent, certains chercheurs ont exploré la faisabilité et l’efficacité de la préparation des sols artificiels. Les investigations suggèrent que le sol artificiel est conforme au sol naturel non perturbé en termes de structure et de résistance homogènes. Le lœss artificiel convient mieux aux tests sur modèle physique que le lœss non perturbé. Maccarini (Université de Londres, Royaume-Uni) a été le premier à préparer des sables artificiels en utilisant la méthode de combustion. Par la suite, afin de préparer différents types de sols artificiels, différents additifs ont été ajoutés au matériau du sol en ajustant le mélange. Les additifs comprennent du ciment14, un mélange de particules de ciment et de glace15, des scories de cuivre16, du gypse17, du sel industriel18 et d'autres matériaux19. Le sol artificiel était une méthode d'approbation permettant de simuler les caractéristiques d'un sol naturel non perturbé.