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。調査の結果、人工土壌は均質な構造と強度において自然の自然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。

人工黄土に関しては、Hu et al. CaO と元の黄土の混合物に CO2 を押し込むことによって人工黄土を調製し、その崩壊性を撹拌されていない黄土と比較しました 20。張ら。非粘着性石英粉、砂、粘着性ベントナイト、石膏、工業塩を用いて、自由落下法により崩壊性の強い黄土を作製した21。アサラは、さまざまな方法で人工黄土を作成し、走行距離計実験によって崩壊挙動を研究しました。その人工サンプルは、実際の黄土の行動を著しくよく模倣しています22。 Jiang 氏は、CaO を元の土壌と混合し、混合物を層状に圧縮してサンプルを作成し、サンプルを真空飽和させた後、CO2 を注入するか、粒子間に CaCO3 セメンテーションを形成するのに十分な量のドリコールドでサンプルを包みました 23。メデロは、崩壊性土壌は発泡ポリスチレンの粒子を土壌セメント混合物に添加することによって生成され、セメンテーションの有無にかかわらずサンプルで崩壊の可能性を評価したと発表しました24。アロヨは、土壌 (花崗岩サプロライト) とセメント (乾燥重量ベースでセメント含有量が 0% ～ 7% の範囲) の 5 つの異なる混合物を調製し、4 つの異なる含水量レベルでその圧縮をテストしました25。このように、人工黄土は製造方法が複雑であり、崩壊性を正確に調整することが困難である。

この論文では、黄土の崩壊原理を微細構造の観点から議論した。人工黄土を調製する新しい方法が提示された。撹乱黄土,工業塩,CaO,石膏を元の材料として,CaOと工業塩は可溶性顆粒を模擬し,石膏はセメンティング材料を模擬した。人工的に調製された黄土の構造強度と崩壊強度は、工業塩を変更することで調整できます。異なる混合設計における人工黄土の基本的な物理パラメータ,せん断強度パラメータおよび構造パラメータをテストした。人工黄土と無処理黄土を比較することにより、最適な混合設計が提案されました。この論文で紹介した人工黄土は、屋内物理モデルテストの基礎を提供します。

崩壊しやすさは黄土の代表的な特徴の一つです。これまで、黄土の崩壊原理については複数の理論が提示されてきました。その中で、研究者によって最も受け入れられている理論は、粒子間のセメント質の溶解理論です26。セメント質溶解理論によれば、黄土は骨格粒子、セメント質物質、および内部細孔から構成されています。骨格粒子はセメント質物質を介して結合しており、骨格粒子間には一定の細孔が形成されている。土壌が不飽和状態の場合、細孔内の間隙水の含有量は少なく、セメント質物質の結合強度は高く、黄土の構造は明らかです。浸水が準飽和状態に達すると、骨格粒子間のセメント質物質が溶解し始め、結合強度が低下します。自重荷重や外部荷重が作用すると、骨格粒子間のマクロ孔が崩壊し始め、骨格粒子間に相対変位が生じ、ある程度の崩壊変形が生じます。土壌が完全に飽和すると、骨格粒子間のセメント質物質の強度は完全に無効になり、骨格粒子間のマクロ細孔は完全に崩壊し、土壌は明らかな崩壊変形を示します。崩壊の進行状況を図1に示します。上からわかるように、骨格粒子間のセメンテーションが結合強度を提供し、これが黄土のマクロ細孔形成の鍵となります。浸漬飽和過程で水分含有量が徐々に増加するため、セメンテーションによって得られた粒子間の結合力が徐々に消失し、これが黄土の崩壊変形の鍵となります。したがって、人工崩壊性黄土の調製では、セメント質材料の結合強度をシミュレートする適切な材料を使用することが、調製を成功させる鍵となります。

天然黄土の崩壊原理は微細構造の観点から形成されます。

これまでの研究では、人工黄土の調製方法が複雑であり、崩壊性の制御が難しいことが示されている。人工崩壊性黄土の新しく効果的な調製方法を提案することは非常に重要です。前述の崩壊原理によれば、黄土が崩壊する根本的な理由は、粒子間のセメント結合が水に溶けて内部細孔の崩壊を引き起こすことです。 CaO は水に部分的に溶ける水に遭遇すると Ca(OH)2 を生成するという条件を考慮して、乱されていない黄土の構造をシミュレーションするために CaO を使用しました。 CaO が Ca(OH)2 を形成し、水に溶解するプロセスは、乱されていない黄土の構造的損傷のプロセスとほぼみなすことができます。工業塩は水に完全に溶解することができ、黄土が水で飽和した後の工業塩の完全な溶解は、黄土の細孔構造の崩壊プロセスをシミュレートできます。石膏粉末は含水率が低い状態では高い結合強度を示しますが、含水状態になると徐々に破壊していきます。したがって、石膏粉末は黄土セメント質材料として適している。そこで本論文では,再成型黄土を基本原料とし,CaO粒子,工業塩,石膏粉末を添加して人工崩壊黄土を調製した。人工黄土の崩壊性グレードと構造強度は、CaOと工業塩の割合を調整することによって変更できます。この論文で提案した人工黄土の調製方法は、黄土の崩壊機構によく適合しており、従来の方法よりも簡単で効果的です。この論文で提案された方法は、人工崩壊性黄土の大規模な調製と応用のための方法を提供します。

人工黄土を屋内模型実験の材料として使用する場合、その量が多くなるため、人工崩壊黄土を調製するための原料は経済的でなければならない。本稿で選定した再成型黄土，CaO粒子，工業塩は低コストであり，石膏粉のコストは若干高いが量が少ないため，全体のコストは制御可能な範囲内である。再成型黄土は、西安の地下鉄4号線曲江池駅から採取した自然のままの黄土を十分に撹拌して得られます。未撹乱黄土の物理的パラメータを表１に示す。未撹乱黄土を粉砕して粉末にし、乾燥し、次いで２ｍｍの篩に通して再成型黄土を得た。 CaO は直径約 1 mm の粒子として選択されました。工業用塩も直径 0.5 ～ 1 mm の粒状のものを選択しました。石膏粉末は高品質の粉末石膏粉末を採用しています。試験材料を図2に示します。

試験材料。

これまでの研究では、黄土の内部セメント質物質をシミュレートするためのセメント質材料として石膏粉末が主に使用されていました。結果は、石膏粉末が 5% および 8% の場合にシミュレーション効果が良好であることを示しています21。この論文では、石膏粉末の割合も 5% と 8% としました。乱されていない黄土の構造特性は CaO 粒子によって制御されており、CaO の割合は 1% とされました。そのままの黄土の崩壊特性は工業塩の割合に関連しており、比較試験を行うためにそれぞれ2%、4%、6%、8%の割合を選択した。各材料の具体的な割合を表 2 に示します。せん断試験、圧密試験、および崩壊性試験は、それぞれ人工的に調製された黄土と天然の未撹乱黄土を使用して実施されました。

人工的に調製された黄土と撹乱されていない黄土の崩壊性と構造をよりよく比較するために、人工的に調製された土壌サンプルの密度と含水量は撹拌されていない黄土と一致します。人工土壌サンプルは圧搾サンプル法により採取できます。サンプルをプレスする方法の具体的な手順は次のとおりです。まず、再成型した黄土、CaO 粒子、工業塩、石膏粉末の合計質量を試験サンプル (折りたたみ式試験の大きなリングナイフ、せん断試験用の小さなリングナイフなど）; 第二に、各サンプルに必要な各成分の質量は、サンプル比率表に従って計算できます。第三に、水分含有量を組み合わせることで水の消費量を計算できます。この論文では、大きなリングナイフサンプルを例として、上記の方法を使用してサンプルの各成分の質量を求めました。結果を表 3 に示します。各成分の質量を求めた後、必要なリングナイフサンプルを求めます。サンプルプレス法により直接圧縮することができます（図2）。このようにして、撹拌されていない土壌と同様の人工土壌サンプルを得ることができます。必要な試験サンプルは上記の方法に従って調製されます。サンプル調製プロセスの含水量構成中に再成形土壌のみが構成され、水は 48 時間完全かつ均一にブロックされることに注意してください。次に、CaO 粒子、工業用塩、石膏粉末を再成型土と混合しました。 CaO 粒子を水と事前に混合することはできません。そうしないと反応が起こり、その構造をシミュレートできません。

人工的に調製された黄土のすべての機械的パラメーターを、撹拌されていない黄土と完全に一致させることは困難です。この論文では、崩壊可能な黄土を調製する目的は、屋内モデルテストのシミュレーション材料として使用されることである。主な関心は、人工的に調製された黄土の基本的な力学的パラメータ、崩壊性および構造パラメータが、撹乱されていない黄土のそれらと一致するかどうかである。したがって、人工黄土の基本的な物理パラメータを最初に試験し、次に強度パラメータ、変形パラメータ、崩壊係数および構造パラメータをせん断試験、圧密試験、崩壊係数試験および三軸せん断試験によって試験した。

黄土の強度パラメータは、直接せん断試験によって試験できます。直接せん断試験には、Nanjing Soil Instrument company製のZJ型四重ひずみ制御直接せん断装置を使用しました（図3aに示す）。ひずみ型直接せん断装置は、せん断箱、垂直荷重装置、せん断伝達装置、力測定リング、変位測定系で構成されています（ゲージ目盛は0.01mm、測定範囲は10mm）、センサーの精度はゼロです）。試験片の垂直圧力はそれぞれ50 kPa、100 kPa、200 kPa、300 kPaです。試験プロセスは、<高速道路地質工学試験コード 2007> の要件に厳密に従って実行されました。

試験装置。

黄土の変形パラメータは圧密試験によって試験できた。 WG シングルレバーコンソリデータを圧密試験に使用しました (図 3b を参照)。圧密試験の圧密圧力はそれぞれ50 kPa、100 kPa、200 kPa、300 kPa、400 kPaであり、次のレベルの荷重は、前のレベルの荷重の変形が安定した後（変形が1以内）にのみ負荷できます。 hは0.01mm未満です）。

崩壊係数は、崩壊性テストによってテストできます。 WG シングルレバーコンソリデーターは、折りたたみ性テストにも使用されました。圧潰性試験は単線法で行い、５つのサンプルの垂直応力も５０ｋＰａ、１００ｋＰａ、２００ｋＰａ、３００ｋＰａ、４００ｋＰａに設定した。試験要件に従って、各サンプルにも段階的に負荷がかかり(1 段階あたり 50 kPa)、各段階の負荷と変形が安定に達した後に次の負荷段階が実行されました。サンプルは、最終段階の変形が安定に達するまで浸漬することができます。各サンプルの異なる自重圧力下での崩壊係数が得られます。

構造上の特徴は黄土の代表的な特徴の一つです。謝ら。構造パラメータの式を提案しました: \({m}_{\sigma }={\left({\sigma }_{1}-{\sigma }_{3}\right)}_{o}^{2 }/\left[{\left({\sigma }_{1}-{\sigma }_{3}\right)}_{r}{\left({\sigma }_{1}-{\sigma }_{3}\right)}_{s}\right]\)、\({m}_{\sigma }\) は応力タイプの構造パラメータ、\({\left({\sigma }_ {1}-{\sigma }_{3}\right)}_{o}\)、\({\left({\sigma }_{1}-{\sigma }_{3}\right)} _{r}\)、\({\left({\sigma }_{1}-{\sigma }_{3}\right)}_{s}\) は、乱されていない黄土の対応するせん断応力値です。せん断ひずみ \(\varepsilon\) における再成形黄土と飽和黄土。人工黄土と未撹乱黄土の間の構造的特徴の違いを研究するために、未撹乱土壌、再成形土壌、および飽和土壌サンプルの三軸試験も実施した。三軸試験は、図３ｃに示す三軸せん断装置を使用して実施した。

まず、人工的に調製された各サンプルの基本的な物理パラメータを測定しました。各サンプルの液体限界水分率およびプラスチック限界水分率を液体プラスチック限界結合測定法により測定した。土壌深さ 2 mm の 76 g コーンに対応する含水量を可塑性限界とし、土壌深さ 17 mm に対応する含水量を液体限界としました。各サンプルの最良の含水率と最大乾燥密度は、標準的な圧縮試験によって得られました。各サンプルの基本的な物理パラメータを最終的に表 4 に示します。

せん断強度特性を分析するために、乱されていない黄土サンプルと人工的に調製されたサンプルの直接せん断試験をそれぞれ実行しました。直径 61.8 mm の小さなリングナイフサンプルが選択され、せん断速度は 0.8 mm/min、垂直圧力はそれぞれ 50 kPa、100 kPa、200 kPa、300 kPa とされました。各サンプルのせん断強度と垂直圧力との関係を求めました（図4参照）。表 5 に示すように、人工的に調製されたさまざまなサンプルの \(\mathrm{cohesion }c\)、内部摩擦角 \(\varphi\) の値が曲線フィッティングによって得られました。

直接的なせん断試験の結果。

図4と表5からわかるように、凝集力 \(c\) と内部摩擦角 \(\varphi\) は工業塩と石膏粉末の含有量に関係しています。工業用塩の含有量が増加すると、凝集力は徐々に減少し、内部摩擦角は徐々に増加します。石膏粉の増加に伴い、内部摩擦角は徐々に増加し、サンプル 3 の凝集力は、乱されていない黄土の凝集力に近くなりますが、内部摩擦角は乱されていない黄土の凝集力よりも相対的に小さくなります。内部摩擦角は石膏粉末の含有量に関係することから、石膏粉末の含有量を変えることで内部摩擦角を変化させることが考えられる。

人工的に調製されたサンプルの標準的な圧密試験が実行されました。圧密荷重レベルは、それぞれ 50 kPa、100 kPa、200 kPa、300 kPa、400 kPa として選択されます。 \(ep\) 曲線を図 5 に描きます。仕様式に従って圧縮係数と圧縮係数を計算し、その結果を表 6 に示します。

圧密試験の結果。

図５からわかるように、荷重の増加に伴って、サンプルの空隙率は徐々に減少する。圧縮プロセスは、急速変化ステージと緩やかな変化ステージの 2 つのステージに分けることができます。混合比率はサンプルの圧縮性に影響します。表6からわかるように、圧縮係数と圧縮係数は工業塩と石膏粉の含有量に関係しています。工業用塩の含有量が増加すると、圧縮係数は減少し、圧縮弾性率は増加します。石膏粉末の増加に伴い、圧縮弾性率は増加します。サンプル 3 の圧縮率と圧縮率は、乱されていない黄土に最も近い値です。

崩壊係数は黄土の重要なパラメータの 1 つです。崩壊性は人工黄土調製の成功の重要な指標です。この論文では、単一ライン法を使用して、人工サンプルと乱されていない黄土の崩壊性をテストしました。異なる圧力下での崩壊係数を測定するために、荷重レベルはそれぞれ 50 kPa、100 kPa、200 kPa、300 kPa、400 kPa として選択されます。異なる荷重レベルにおける各サンプルの崩壊係数を図6に示します。

さまざまな荷重の崩壊係数。

図6からわかるように、外部荷重の増加に伴って、崩壊係数は最初に増加し、その後減少します。これは、人工的に調製された黄土と、そのままの黄土の両方が固有の構造強度を備えているためです。サンプル 1 の崩壊係数は最も小さく、最大の崩壊係数に達するのに必要な外部荷重は 100 kPa です。サンプル 4 の崩壊係数は最も大きく、最大の崩壊係数に達するのに必要な外部荷重は 130 kPa です。外部荷重が黄土の構造強度よりも小さい場合、土の圧密が不十分であり、外部荷重の増加とともに崩壊係数が増加します。外部荷重が黄土の構造強度を超えると、土壌は予備圧密効果を発揮し、内部の細孔が圧縮されます。このとき、崩壊係数は減少します。人工的に調製された黄土の崩壊係数は、固有の構造強度の存在により、荷重と浸漬の連成効果によって明らかに影響を受けます。同じ荷重レベル下では、人工調製サンプルの崩壊係数は工業用塩含有量の増加とともに増加しますが、その増加効果は低い荷重レベルでは明らかではありません。サンプル 3 の崩壊係数は、撹乱されていない黄土の崩壊係数に近いです。サンプル 3 を例として、さまざまな荷重レベルでのサンプルの累積崩壊性を分析します。

異なる荷重レベルにおけるサンプル 3 の累積崩壊性変形を図 7 に示します。図 7 からわかるように、累積崩壊性の時間変化曲線は、①急速変化段階、②急激な変化段階の 3 つの段階に分けることができます。緩やかな変化期、③安定期。荷重レベルが小さいほど、サンプルの初期変形速度は遅くなり、最終的な累積崩壊変形は小さくなります。荷重レベルの増加に伴い、初期変形率と累積崩壊変形量が増加します。外部荷重が 100 kPa の場合、最終的な累積崩壊変形量が最も大きくなります。荷重がさらに増加すると、プレ圧密効果により、サンプルの最終的な累積崩壊変形が減少します。この結果は、外部荷重レベルがサンプルの構造強度に近い場合、その崩壊性が最も明らかであることを示しています。したがって、実際に黄土の崩壊性を評価する際には、黄土の上部荷重と事前圧密を十分に考慮する必要があります。

サンプル 3 の累積崩壊率。

上記の分析によれば、サンプル 3 の強度パラメーター、変形パラメーター、および崩壊係数は、撹乱されていない黄土のそれに最も近いことがわかります。構造パラメータを分析するためにサンプル 3 を選択しました。 xie et al. が提案した構造パラメータの式によると: \({m}_{\sigma }={\left({\sigma }_{1}-{\sigma }_{3}\right)}_ {o}^{2}/\left[{\left({\sigma }_{1}-{\sigma }_{3}\right)}_{r}{\left({\sigma }_{ 1}-{\sigma }_{3}\right)}_{s}\right]\)、\({m}_{\sigma }\) は応力タイプの構造パラメータ、\({\left ({\sigma }_{1}-{\sigma }_{3}\right)}_{o}\), \({\left({\sigma }_{1}-{\sigma }_{ 3}\right)}_{r}\)、\({\left({\sigma }_{1}-{\sigma }_{3}\right)}_{s}\) は対応するせん断です乱されていない黄土、再成型された黄土、飽和黄土のせん断ひずみ \(\varepsilon\) における応力値。人工試料３、未撹乱黄土、改造黄土、飽和黄土の三軸せん断試験を行った。撹拌されていない黄土と人工サンプル 3 の構造パラメーターは、上記の方法によって計算されました。

三軸せん断プロセスによるサンプル 3 と乱されていない黄土の構造パラメータの発展則を図 1 と 2 に示します。それぞれ8と9。異なる拘束圧力下での黄土のせん断破壊に伴い、構造パラメーターが最初に増加し、その後徐々に安定する傾向にあることがわかります (せん断ひずみ値が増加します)。これは、潜在的な構造がせん断プロセス中に徐々に解放されることを示しています。せん断破壊後、黄土の構造は徐々に消失する傾向があり、構造パラメータは徐々にゼロになる傾向があります。また、拘束圧力が異なると構造パラメータの変化が異なることもわかります。閉じ込め圧力が 200 kPa の場合、人工黄土の構造が最も明白になります。これは、拘束圧力が小さい場合、外部拘束圧力が地盤に及ぼす拘束効果が明らかでなく、構造強度の性能が重要ではないという事実によるものです。拘束圧の増加に伴い、黄土に対する外部作用の結合効果は徐々に増加し、これは土壌のせん断強度が増加することに相当し、結果として土壌の構造強度が増加します。しかし、拘束圧がさらに増加すると、外部拘束圧が地盤の構造強度を超えて構造が減少し、地盤に擾乱が生じ、これは地盤の構造強度が破壊される変形に相当します。その結果、構造パラメータが減少します。閉じ込め圧力が 50 kPa の場合、乱されていない黄土の構造が最も明白になります。拘束圧力が増加すると、構造パラメータは徐々に減少します。全体的な結果から、人工的に調製された崩壊可能な黄土の構造進化則は、撹乱されていない黄土の構造進化則と一致しています。

サンプル3の構造パラメータの変動則。

撹乱されていない黄土の構造パラメータの変動則。

人工黄土および未撹乱黄土の内部細孔構造を観察するために、S-4800冷電界放射型走査型電子顕微鏡を用いていくつかのSEM試験を実施した。結果を図１０に示す。図１０ａからわかるように、固体骨格が明らかである。固体粒子はセメント質物質によって結合され、固体骨格を形成します。大きな気孔が固体骨格に分布しています。セメンテーションにより、含水量が低くても接着強度が得られます。水分が多くなるとセメント結合の結合力が徐々になくなり、大きな細孔が崩壊してしまいます。図10bに関しては、再成形された黄土粒子、工業塩、CaO粒子が内部土壌に分布しています。土壌にはいくつかの大きな孔が存在しますが、荒らされていない黄土と比較するとそれほど目立ちません。工業塩の粒子は明らかで、工業塩は含水量の増加とともに徐々に水に溶解します。このプロセスは、乱れていない黄土の崩壊をシミュレートする可能性があります。したがって、微細構造の結果から、人工黄土は乱されていない黄土と同じ崩壊特性を持っています。

微細構造画像。

この論文では,自然の乱れのない黄土の崩壊原理について議論した。崩壊原理に基づいて,再成型黄土,CaO粒子,工業塩および石膏粉末を使用して人工黄土を調製する新しい方法を提案した。直接せん断試験,圧密試験,崩壊係数試験および三軸せん断試験を実施して,人工調製黄土および未撹乱黄土の主な特性を調査した。主な発言は以下の通り。

せん断試験と圧密試験は、工業塩の含有量の増加に伴い、人工的に調製された崩壊性黄土の凝集力が徐々に減少し、内部摩擦角が徐々に増加し、圧縮係数が減少し、圧縮弾性率が増加することを示しています。

材料比率と荷重レベルの両方が、人工的に調製された黄土の崩壊性に影響を与えます。同じ材料比の下では、外部荷重の増加に伴って、崩壊係数は最初に増加し、次に減少します。同じ荷重レベルの下で、人工的に調製されたサンプルの崩壊係数は、工業用塩粒子の含有量が増加するにつれて増加します。

人工的に調製された黄土サンプルの構造パラメーターの変動則は、撹乱されていない黄土のものと類似しています。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、次に減少します。ただし、人工的に調製されたサンプルの制限により、異なる閉じ込め圧力条件下で人工的に調製された黄土の構造パラメータは異なります。

データはリクエストに応じて提供されます。この研究のデータをリクエストしたい場合は、Yuwei Zhang に連絡してください。

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この研究は、中国国家自然科学財団 (NSFC、第 52178393 号)、陝西省自然科学基礎研究プログラム総合プロジェクト (2023-JC-YB-297)、および陝西省イノベーション能力支援計画 - 科学技術イノベーションチームの支援を受けました。 (2020TD-005)。

西安建築技術大学土木工学院、西安、710055、中華人民共和国

チャン・ユーウェイ、ソン・ザンピン、チェン・ハオチュン

地質工学および地下空間工学の主要実験室、陝西省/西安建築技術大学、西安、710055、中華人民共和国

ユーウェイ・チャン & ジャンピン・ソング

中国国家建設シルクロード建設投資グループ有限公司、西安、710075、中華人民共和国

ルアン・ロー

中国鉄道建設橋梁技術局グループ第 5 エンジニアリング株式会社、成都、610500、中国

何四美

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YZ: 概念化、執筆 - 原案。 ZS: 概念化、執筆、レビュー、編集。 HC：編集です。 LR: 屋内テスト。 SH: 調査です。

Yuwei Zhang または Zhanping Song への対応。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

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転載と許可

Zhang, Y.、Song, Z.、Chen, H. 他人工的に調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。 Sci Rep 13、4113 (2023)。 https://doi.org/10.1038/s41598-023-31397-y

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受信日: 2022 年 12 月 4 日

受理日: 2023 年 3 月 10 日

公開日: 2023 年 3 月 13 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-31397-y

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