舟山海相砂土静动力特性研究.pdf

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1、第14卷第3期中国水运Vo1．14No．32014生3月OhinaWaterTransportMarch2O14舟山海相砂土静动力特性研究高世虎，王军，李登超，王亚军(1浙江海洋学院海运与港航建筑工程学院，浙江舟山316000；2温州大学建筑与土木工程学院，浙江温州325035)摘要：目的为揭示舟山典型海相砂土的物理力学性态，方法采用宏观静、动力学三轴试验与微观、细观x射线衍射试验(XRD)及扫描电镜(FSEM)物理试验相结合的研究手段，建立了流固耦合数学方程及有效应力路径理论模型，并提出了动强度随机谱的科学观念，

2、结果表明舟山典型海相砂土的有效应力路径具有显著的边界特征，并给出了对应的边界线数学方程；循环加载下，动强度随机谱可较好地演绎海洋环境中海相砂土动强度的随机性。关键词：舟山海相砂土；微观细观物理试验；静、动力学三轴试验；有效应力路径理论模型；动强度随机谱中图分类号：TU43文献标识码：A文章编号：1006—7973(2014)03—0335一O6一、引言本文的研究对象是舟山海域特有的两类海相砂土[8I，采对某海域岩土的地质力学参数进行系统研究在海洋强国用平铲取土的方式，分别取自乌石塘近海海岸(北纬已常态化和规模化。S

3、umma等人系统地研究了意大利南部29．92i0，东经122．4013)及东沙海域海堤堤基(北纬格拉萨诺海域土层的工程力学特征及其对该海域地层滑动的29．8747，东经122．4062)。土样编号分别为MS1、MS2，控制作用⋯。Lafhaj等人从多角度研究了北大西洋海底岩土具体见图1。沉积层的改良技术I2l。Quentin等人采用CT技术，对北海海底4．5m以下的砂岩矿脉层的超高压细观断裂与矿物特征的关联性进行了分析[31oKwon等人采用原状土及重塑土样，对东海郁陵海盆海相沉积层岩土的力学参数取值进行了研究，采

4、用了多尺度的研究手段，为东亚某国的某战略规划项目奠定了重要基础【4】。Mahdia等人对几内亚湾深海海相沉积物进行了压缩试验，获得了海相土的多项指标与地层液化之(a)MS1(b)MS2间的关系方程_5l。Hugh和Brandon借助核磁共振、伽马射图1海相砂土试验室制备线方法及常规的固结试验，对北墨西哥湾的淤泥质海底地质静、动力学试验中MS1、MS2土样分另Ⅱ采用湿捣法及自然层的渗透特性进行研究，为海上钻井设计提供了依据l6】。Lee沉积法制样，干密度分别控制为1．7lg／cm。、1．77g／cm。，等人对墨西哥湾

5、的海底沉积层，采用电磁手段，分析了醚类天然含水量分别控制为20％、30％。经室内颗分试验获知，MS1氢氧化物含量对几大区域海相土孔隙变化特性的影响【1。不均匀系数3．339，曲率系数c0．6183，MS2不均匀系舟山群岛是我国东海岸的战略要冲，大陆架蕴藏丰富的油数c1．2017，曲率系数Cc=O．9515，都属于均匀性土。气资源，更兼具风能、潮汐能的开发潜力，是世界级的天然利用荷兰帕纳科生产的X’PertPRO型x射线衍射仪及良港和海洋生物种群多样化繁殖基地，更是突破第一岛链的美国生产的EDAX热场发射扫描电子显微

6、镜(FSEM)(型桥头堡和重要补给点。与舟山群岛的战略地位显著不对称的号GENESIS4000)对海相砂土作微观物相成分图谱分析和是我国对区域大陆架海相沉积物物理力学机制近乎空白的研成像扫描，结果如图2，其中Wt％、At％分别代表物相成分究基础。本文采用宏观静、动力学试验与微观细观物理实验的重量百分数及原子百分数。XRD图谱分析发现，MS1、相结合的手段，对舟山海域两类典型海相砂土的物理力学性MS2同属石英矿相，MS1物相结构较复杂，包括海相钾正态作全面探究，建立了与海洋工作环境相适应的流固耦合数长石、高岭石、埃洛

7、石，土样呈红色，MS2物相结构较单一，学方程及有效应力路径理论模型，提供的试验参数是相关海除石英外还有海相钠长石，土样呈灰白色。微观尺度下MSl洋工程设计分析的重要依据，并提出了海相砂土动强度随机主要是由钾长石矿物、埃洛石矿物及石英矿物组成的片架结谱的科学观念，是对海洋岩土工程研究的重要补充。构海相砂土，细观尺度下MS2主要是由钠长石及石英矿物组二、研究对象收稿日期：2014—01—27作者简介：高世虎(1987．)，男，甘肃金昌人，研究生，浙江海洋学院海运与港航建筑工程学院，主要从事海洋岩土工程方面的研究。王亚军

8、(1976一)，男，博士，浙江海洋学院海运与港航建筑工程学院副教授。基金项目：国家自然科学基金资助项目(51109118)；中国博士后科学基金项目(No．20100470344)；浙江海洋学院中青年教师资助项目(11042101512)。336中国水运第14卷成的单粒结构海相砂土，二者连续性均较差(图3)。(b)MS2—————1OOkPa．05mm／min