Änderung der mechanischen Eigenschaften und Tragfähigkeit von stark chloridhaltigem Boden unter Frost-Tau-Zyklen

Zusammenfassung Frost-Tau-Zyklen und Verdichtungsgrad sind zwei entscheidende Faktoren, die die technischen Eigenschaften und die Sicherheit von Gebäudefundamenten erheblich beeinflussen, insbesondere in saisonal gefrorenen Regionen. In dieser Arbeit wurden die Auswirkungen von Frost-Tau-Zyklen auf die Scherfestigkeit von natürlich stark chloridhaltigem Boden mit Verdichtungsgraden von 85 %, 90 % und 95 % untersucht. Drei Bodenproben mit unterschiedlichem Verdichtungsgrad wurden hergestellt. Größen- und Masseänderungen wurden während der Frost-Tau-Zyklen gemessen und aufgezeichnet. Die Scherfestigkeit unter verschiedenen vertikalen Drücken wurde durch direkte Scherprüfungen bestimmt, und der Zusammenhalt sowie der Reibungswinkel wurden gemessen und diskutiert. Mikostrukturelle Charakteränderungen der salzhaltigen Bodenproben wurden unter Verwendung der Rasterelektronenmikroskopie unter verschiedenen Frost-Tau-Zyklen beobachtet. Darüber hinaus wurde numerische Software verwendet, um die Tragfähigkeit des Unterbodens und die Setzung des Fundamentes des elektrischen Turms in der Qarhan-Salzsee-Region unter verschiedenen Frost-Tau-Zyklen zu berechnen. Die Ergebnisse zeigen, dass der niedrige Dichteboden eine Tau-Setzungsdeformation aufweist, während der hochdichte Boden eine Frosthebung-Deformation mit der Zunahme der Frost-Tau-Zyklen zeigt. Die Scherfestigkeit der Bodenproben steigt zunächst und sinkt dann mit der Zunahme der Frost-Tau-Zyklen. Nach 30 Frost-Tau-Zyklen ist der Reibungswinkel der Bodenproben um 28,3 %, 29,2 % und 29,6 % niedriger als der der Bodenproben ohne Frost-Tau-Zyklus, der Zusammenhalt der Bodenproben ist um 71,4 %, 60,1 % und 54,4 % niedriger als der der Proben ohne Frost-Tau-Zyklus, und der Zusammenhalt sowie der Reibungswinkel der Bodenproben mit unterschiedlichem Verdichtungsgrad sind einander ähnlich. Mikostrukturelle Veränderungen zeigen, dass der Frost-Tau-Zyklus zur Zerkleinerung grober Partikel und zur Aggregation feiner Partikel führt. Entsprechend ändert sich der Strukturtyp des Bodens von einer körnigen Stapelstruktur zu einem zementierten-agregierten System. Darüber hinaus beträgt der Qualitätsverlust der Bodenproben während der Frost-Tau-Zyklen etwa 2 %. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass es einen optimalen Verdichtungsgrad zwischen 90 und 95 % geben könnte, unter der Prämisse, die Entwurfsanforderungen und wirtschaftlichen Vorteile zu erfüllen. Diese Studie kann theoretische Leitlinien für Fundamentkonstruktionen in saisonal gefrorenen Regionen bieten.