一种人工湿陷性黄土制备方法与流程

本发明属于湿陷性黄土领域，具体涉及一种人工湿陷性黄土制备方法。

背景技术：

黄土广泛分布于我国西部地区，由于其形成过程特殊性，原状黄土多具有大孔隙性和浸水湿陷性，其作为地基时常常对上方的建筑物造成不利影响。目前由于大量工程建设导致建设用地紧张，在湿陷性黄土地区修建建筑物已经不可避免，虽然规范要求对建筑物湿陷性地基进行预处理，但处理深度的确定常常需要开展黄土湿陷性对结构物的影响试验来评价。目前常用模型试验和离心试验再现结构物所处的湿陷介质环境，因此湿陷性黄土是开展试验的前提条件。理论上采用原状黄土开展室内试验是最理想的材料，但现场采集原状黄土费时费力，并且原状黄土运送过程中也会受到扰动，人工制备黄土模拟原状黄土特性成为一种更有效的手段。但目前人工制备湿陷性黄土尚没有一种较好的方法，常常难以满足室内模型试验和离心试验的要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种人工湿陷性黄土制备方法，能够得到满足室内模型试验和离心试验的人工湿陷性黄土。

为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：

步骤一，根据质量份数取83-92份的重塑黄土，2-8份的工业盐，5-8份的石膏粉和1份的cao颗粒；

步骤二，将取得的重塑黄土、工业盐、石膏粉和cao颗粒混合，得到混合物a；

步骤三，根据实验所需的原状黄土的含水率，计算得到人工湿陷性黄土的用水量，给混合物a中加入所需配比的水；

步骤四，将加入水后的混合料搅拌均匀，压实后得到一种人工湿陷性黄土。

步骤二和步骤四中的混合和搅拌均采用搅拌器搅拌。

步骤四中的压实采用压样筒压实。

步骤三中，含水率包括液限含水率和塑限含水率。

取76g圆锥入土深度为2mm时所对应的含水率为塑限含水率，入土深度为17mm时所对应的含水率为液限含水率。

步骤三中，采用击实试验得到制备试样的最佳含水率和最大干密度。

步骤二中，在干燥的环境下对重塑黄土、工业盐、石膏粉和cao颗粒进行混合。

与现有技术相比，本发明采用重塑黄土、工业盐、cao颗粒、石膏粉和水作为基础原料制备人工湿陷性黄土，重塑黄土便于采集，成本低廉，工业盐可模拟黄土的结构性，浸水溶解模拟黄土结构性损失，cao颗粒浸水反应生成ca(oh)2，ca(oh)2微溶于水模拟黄土的湿陷性，石膏粉作为胶结材料，所用的原材料均比较廉价，且制备方法相对简单，可实现大规模制备，另外，所制备人工黄土的各项力学性质与原状黄土相似，可满足模型试验和离心试验的要求。

附图说明

图1为实施例4中试样的高度与压力的关系图；

图2为实施例4中试样的累计湿陷量与时间的关系图；

图3为实施例4中试样的应变量与结构性参数的关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

本发明包括以下步骤：

步骤一，根据质量份数取83-92份的重塑黄土，2-8份的工业盐，5-8份的石膏粉和1份的cao颗粒；工业盐提供了人工湿陷性黄土的结构性，cao颗粒提供了人工湿陷性黄土的湿陷性，石膏粉作为粘结材料可模拟黄土的胶结质；

步骤二，在干燥的环境下，将取得的重塑黄土、工业盐、石膏粉和cao颗粒采用搅拌器混合，得到混合物a；通过人工湿陷性黄土的结构性、湿陷性和孔隙比来计算原材料的质量份数，通过调整cao颗粒和工业盐百分比来调节人工制备黄土的结构强度和湿陷性强度；

步骤三，根据实验所需的原状黄土的含水率，计算得到人工湿陷性黄土的用水量，给混合物a中加入所需配比的水；

步骤四，将加入水后的混合料采用搅拌器搅拌均匀，通过压样筒压实后得到种人工湿陷性黄土。

含水率包括液限含水率和塑限含水率。取76g圆锥入土深度为2mm时所对应的含水率为塑限含水率，入土深度为17mm时所对应的含水率为液限含水率。采用击实试验得到制备试样的最佳含水率和最大干密度。

通过开展人工湿陷性黄土基本物理力学试验、剪切试验、固结试验、湿陷性试验及结构参数试验，得到人工制备黄土的各项力学参数并与原状黄土对比；根据试验结果，优化材料配比，最终得到能够模拟原状黄土湿陷性等力学参数的人工制备黄土。

物理力学性质试验采用液塑限联合测定法，测定液限含水率和塑限含水率，取76g圆锥入土深度为2mm时所对应的含水率为塑限，入土深度为17mm时所对应的含水率为液限；采用标准击实试验得到制备试样的最佳含水率和最大干密度。

实施例1：

步骤一，根据质量份数取92份的重塑黄土，2份的工业盐，5份的石膏粉和1份的cao颗粒；

步骤二，在干燥的环境下，将取得的重塑黄土、工业盐、石膏粉和cao颗粒采用搅拌器混合，得到混合物a；

步骤三，根据实验所需的原状黄土的含水率，计算得到人工湿陷性黄土的用水量，给混合物a中加入14份水；

步骤四，将加入水后的混合料采用搅拌器搅拌均匀，通过压样筒压实后得到种人工湿陷性黄土。

实施例2：

步骤一，根据质量份数取83份的重塑黄土，8份的工业盐，8份的石膏粉和1份的cao颗粒；

步骤二，在干燥的环境下，将取得的重塑黄土、工业盐、石膏粉和cao颗粒采用搅拌器混合，得到混合物a；

步骤三，根据实验所需的原状黄土的含水率，计算得到人工湿陷性黄土的用水量，给混合物a中加入所需10份水；

步骤四，将加入水后的混合料采用搅拌器搅拌均匀，通过压样筒压实后得到种人工湿陷性黄土。

实施例3：

步骤一，根据质量份数取87份的重塑黄土，5份的工业盐，7份的石膏粉和1份的cao颗粒；

步骤二，在干燥的环境下，将取得的重塑黄土、工业盐、石膏粉和cao颗粒采用搅拌器混合，得到混合物a；

步骤三，根据实验所需的原状黄土的含水率，计算得到人工湿陷性黄土的用水量，给混合物a中加入18份水；

步骤四，将加入水后的混合料采用搅拌器搅拌均匀，通过压样筒压实后得到种人工湿陷性黄土。

实施例4：

表1试样配比表

参见图1，根据表1，制作四个试样，之后进行剪切试验。

剪切试验采用南京土壤仪器公司生产的zj型四联应变控制式直剪仪，四个试件的垂直压力分别选取50kpa、100kpa、200kpa、300kpa。

固结试验与湿陷试验同时开展，试验仪器采用wg型单杠杆固结仪，固结试验的固结压力压力分别选择50kpa、100kpa、200kpa、300kpa、400kpa逐级加载，要求前一级荷载变形稳定后(1h内变形量小于0.01mm)方可加载下一级荷载。

参见图2，湿陷性试验采用单线法开展，饱和自重应力也设定为50kpa、100kpa、200kpa、300kpa、400kpa，根据要求每个试样也分级加载(每级50kpa)，在每级荷载加变形达到稳定后进行下一级加载，直至最后一级变形稳定后方可浸水，最终得到各组不同自重压力下的湿陷性系数。

参见图3，开展人工黄土的三轴剪切试验，然后同步进行重塑黄土及饱和原状黄土的三轴剪切试验，结合应力型结构性参数定义：其中mσ为应力型结构性参数，(σ1-σ3)o、(σ1-σ3)r、(σ1-σ3)s分别为原状黄土，重塑黄土和饱和黄土在剪应变为ε时对应的剪应力值，分析人工制备黄土试样的结构性变化。