颗粒形状对珊瑚砂和石英砂沉降影响的试验研究

在研究海岸侵蚀的过程中,泥沙沉速是一个重要参数,对于侵淤量的计算非常重要。近些年来,由于工程活动、海洋动力和气候等因素变化的影响,珊瑚砂海岸的侵蚀冲刷问题已不容忽视。考虑到珊瑚砂与石英砂在形状、比重上的不同会对其沉速造成影响,套用现有石英砂的沉速公式进行计算并不合适。本文针对珊瑚砂和石英砂进行沉降试验,分析形状对珊瑚砂沉速的影响。结果显示,在小粒径(d 0.5 mm)下形状对珊瑚砂沉速的影响并不明显,在大粒径(d 0.5 mm)下明显减缓了珊瑚砂的沉降速度,套用石英砂的沉降公式计算出的珊瑚砂沉速明显偏大。故通过提出动力形状因子这一参数来表征形状对沉降的影响,推导出考虑了形状影响的沉降公式,能够较为准确地计算砂粒的沉速范围,计算精度随着黏度的增大而提升。     

南海南部海域岛礁区海底珊瑚砂声速影响因素的初步研究

通过对南海南部海域岛礁区科学考察数据资料的分析研究,得出了岛礁区海底珊瑚砂的纵波声速随孔隙度、含水量增大而减小,以及声速随中值粒径、湿密度增大而增大的统计结果,并在Biot和Wyllie的松散饱和水沉积物声速理论公式与模型基础上,解释了物理力学因素对海底珊瑚砂声速的影响机制,阐明了固相因素和液相因素的强弱变化引起声速增大或减小的理论原因,分析了各种声速经验公式在海底珊瑚砂声速估算上的精度差异,得出了有必要建立包括海底珊瑚砂在内的单一类型声速经验公式的初步结论。     

填充砂对多宫格块体抗波浪侵蚀性影响的试验研究

海岸侵蚀是世界范围内普遍存在的地质灾害,其中砂质海岸侵蚀会导致生态环境的破坏以及优质旅游资源的损失。本文针对多宫格块体固砂护岸效果开展研究,通过室内水槽试验测量了波浪作用下多宫格块体空腔内部填充珊瑚砂和石英砂的侵蚀深度,分析了泥沙侵蚀过程,研究了珊瑚砂和石英砂两种砂的抗侵蚀性。结果表明砂的抗侵蚀性与泥沙的种类、粒径有关,两种砂的侵蚀深度都随泥沙粒径的增大而减小;泥沙中加入椰棕纤维对于泥沙的抗侵蚀性具有较好改良效果;相同粒径下两种砂侵蚀深度差异不大。     

波流耦合下桩周珊瑚砂冲刷机理研究

针对我国南海某岛礁珊瑚砂地基上的圆形桩基础,采用N-S方程K-s模型、双向耦合方式跟踪流场中颗粒运动轨 迹的方法,对桩周珊瑚砂的冲刷规律进行了求解,分析了桩体周围流体的速度场以及桩体表面剪应力场的分布规律,同时对桩周珊瑚砂冲刷坑的形成过程进行了模拟。计算结果表明,在桩体周围形成的马蹄形漩涡和桩柱后方的尾涡作用下,桩周土体出现了较为明显的冲刷现象,涡旋的释放显著地影响着珊瑚砂地基上桩基的冲刷坑形状;而且,由于珊瑚砂颗粒密度较石英砂小,水动力作用下桩周冲刷坑更容易形成,所以实际工程中需要考虑有效的防护措施。     

南沙群岛珊瑚砂物理力学性质研究

珊瑚砂是发育于热带海洋环境中特殊的岩土介质类型，主要由珊瑚碎屑和其它海洋生物碎屑组成，碳酸钙含量高达96％。特殊的发育环境、物质组成和结构导致了珊瑚砂具有独特的物理力学性质。本文对采白南沙群岛珊瑚岛礁的珊瑚砂样品进行了。系列室内土力学试验，根据试验结果讨论了珊瑚砂的比重、孔隙比、压缩性、破碎性、剪切特性等，指出了珊瑚砂具有不同于石英砂的比重和孔隙比等物理特性，力学性质的特殊性表现在三个方面：内摩擦角大，高压缩性和易破碎。作者认为颗粒破碎是影响珊瑚砂变形和强度特性的主要因素。全面深入地研究珊瑚砂的基本物理力学性质，可为珊瑚岛礁工程建设提供科学合理的设计参数，避免工程事故的发生。     

珊瑚砂动力特性研究进展

综述了颗粒破碎、围压、孔隙水压力、主应力方向等对珊瑚砂动强度、液化特性的影响,总结了珊瑚砂在复杂应力条件和微生物胶结固化后的动力特性研究进展。对珊瑚砂动力特性进一步研究进行了分析,指出应重点研究岛礁珊瑚砂在波浪荷载、爆炸荷载和地震等作用及耦合作用下的动力特性,建立复杂应力条件下考虑珊瑚砂颗粒破碎特性的动本构模型,加强珊瑚砂在地震作用下的液化机理及抗液化工程措施研究,加强岛礁恶劣环境下现场原位试验研究,完善微生物固化珊瑚砂动力特性研究等,不断丰富和完善珊瑚砂动力特性研究成果,为岛礁工程建设服务。     

大尺度人工岛沉箱浅水波浪中充气拖航阻力特性探讨

本文对大尺度圆形人工岛沉箱在浅水波浪中低速充气拖航状态下的阻力特性进行了理论分析和计算,指出其阻力以形状阻力为主,而波浪中阻力增值相对较小,但变化规律复杂。对照其模型阻力试验结果,提出了该形状物体的阻力近似计算公式并给出了相应的系数。     

钙质砂颗粒形状及破碎特性试验研究

单颗粒强度及形状是影响钙质砂强度、变形和破碎的重要因素。以0.5～1.0 mm和1.0～2.0 mm粒径范围的钙质砂颗粒为研究对象,开展了颗粒形状及尺寸分类统计和单颗粒破碎试验,研究了力—位移关系、单颗粒强度—平均粒径关系和单颗粒破碎能量。结果表明：块状颗粒是钙质砂的主要形状颗粒,粒径较大颗粒的形状不规则程度较高。块状颗粒的破碎过程根据力—位移关系曲线中第一次颗粒破碎力、颗粒破碎峰值力和颗粒完全破碎力出现位置的不同分成5种情况,以颗粒发生多次破碎为特征的情况Ⅰ和情况Ⅱ出现次数最多,其余情况仅在0.5～1.0 mm粒径范围的颗粒中出现。单颗粒强度随平均粒径的增大而减小,1.0～2.0 mm和0.5~1.0 mm粒径范围的单颗粒强度分形维数分别为2.95和1.53,粒径较大的钙质砂颗粒更容易破碎。提出了钙质砂单颗粒破碎能量的简化计算公式,1.0～2.0 mm粒径范围的单颗粒破碎能量较0.5~1.0 mm的更大。     

金属离子种类对珊瑚砂微生物固化影响研究

选用巴斯德芽孢杆菌,对微生物诱导钙离子、镁离子以及铁离子形成碳酸盐固化松散珊瑚砂颗粒的效果进行对比研究。试验结果表明,在相同试验方法、相同注入次数的条件下,微生物诱导形成的碳酸钙和碳酸镁能将珊瑚砂松散颗粒固化成为整体,加入铁离子的试样因为反应过程的原因没有成功。通过渗透性、干密度变化、无侧限抗压强度及微观结构等方面进行对比分析,钙离子试样相对于镁离子试样,具有固化过程平稳、干密度增量大、强度高、微观颗粒包裹更好的优点。综合试验结果得出,钙离子是现阶段微生物固化珊瑚砂较为理想的金属离子。本试验首次探讨了金属离子种类对珊瑚砂微生物固化效果的影响,为微生物固化技术提供了一定理论基础,对该技术的进一步应用具有一定借鉴意义。     

珊瑚砂地质条件下钢板桩结构可靠性分析

在热带地区开展水运工程设计施工项目，经常会遇到珊瑚砂地质，其力学特性较为特别，强度低、易碎、黏性低，力学指标变异性较大，国内现有设计规范对珊瑚砂地质条件特殊性考虑不足，设计人员在相关设计参数选取时经常忽略采用可靠度理论进行结构安全复核。以马尔代夫机场扩建项目为案例，运用可靠度理论分析了珊瑚砂力学指标的高变异性对钢板桩结构稳定可靠度的影响。根据分析，在珊瑚砂地质条件下，按照《码头结构设计规范》（JTS167-2018）进行稳定性计算，得出的结果偏于危险，应引起结构设计人员的重视。在进行结构设计时，应同时按照《港口工程结构可靠性设计统一标准》（GB50158-2010）复核板桩结构可靠度。同时，珊瑚砂较小的黏性，在进行结构可靠度计算时可以忽略。     

厦门湾及邻近海域沉积物分布特征和沉积速率

2007年和2010年在厦门湾及邻近海域进行底质表层沉积物和柱状岩心样品采集,并进行粒度分析及粒度参数计算,获得了研究区底质表层和柱状沉积物样品的粒度分布特征.结果表明,厦门湾海域沉积物类型多样,以粉砂质砂和砂质粉砂为主.平均粒径介于?1.5Φ~7.5Φ之间.采用 Gao-Collins粒径趋势分析方法,发现九龙江口的沉积物主要呈东南方向净输运,而大金门南侧海域沉积物则有向九龙江口输运的趋势,同安湾内沉积物由海岸向湾中央输运;厦门东部海域沉积物向北输运,翔安南部海域沉积物向同安湾口以及澳头近岸输移.对柱状岩心进行放射性同位素210Pb 测年分析,计算得到九龙江口沉积速率为2.62 cm/a,进而探讨了九龙江口的沉积环境演化特征,研究成果可为区域资源开发和环境保护提供科学依据     

基于大直径三轴试验的钙质砂相对破碎率公式修正

钙质砂因特殊的成因,具有不规则形状和复杂孔隙等特征,容易发生颗粒破碎。本文对南海某岛礁天然钙质砂进行等向压缩试验和大直径三轴排水试验,同时测量颗粒相对破碎率,结果表明：钙质砂强度随轴向应变逐渐增大,达到峰值后明显软化,且峰值偏应力随围压增大而增大;颗粒破碎随着剪切逐渐发生,且围压越大破碎程度越大。采用描述颗粒破碎的SIMSAND模型预测排水条件下的三轴剪切试验,通过试验与预测结果的对比,揭示了模型对钙质砂预测的局限性。本文改进了SIMSAND模型,提出了围压不超过1 MPa时的颗粒相对破碎率公式,优化后的公式能更合理地预测峰值应力对应的轴向应变和颗粒破碎程度的演化。     

轴向受压矩形开孔板极限强度近似计算

针对受均匀轴向压力的矩形开孔板剩余极限强度的问题,考虑矩形板中间开圆孔和腰圆孔两种典型形状,四种边界条件下,以板的柔度系数、开孔率为主要影响参数通过大量非线性有限元数值计算分析,采用一种新的拟合方式提出了矩形开孔板轴向受压剩余极限强度的简化计算公式,新经验公式能够很好地反映开孔所导致板极限强度的衰减趋势。将所提出的经验公式计算结果分别与相应的试验结果、非线性有限元计算结果及其他经验公式计算结果进行对比分析。结果表明所提出的经验公式相比已有的经验公式计算更为准确,适用范围更广,可以用来预报不同边界条件下轴向均匀受压开孔矩形板的极限强度。     

南沙群岛珊瑚砂工程性质研究

珊瑚砂是发育于热带海洋环境中的一种特殊的岩土介质类型 ,主要由珊瑚碎屑和其他海洋生物碎屑组成 ,碳酸钙含量高达 96 %。特殊的物质组成、结构和发育环境导致珊瑚砂具有独特的工程性质。文章综述了珊瑚砂的压缩性、破碎性、剪切特性和强度特性 ,指出了其显著的土力学特点 :高孔隙比、高摩擦角和低强度值。颗粒破碎是影响珊瑚砂变形和强度特性的主要因素 ,深入研究珊瑚砂的工程性质对珊瑚岛礁工程设计和施工、加强国防建设、开发热带海洋渔业资源和海底石油资源具有重要的意义。     

南沙群岛永暑礁工程地质特性

运用现场钻探和浅地震勘探等方法,发现珊瑚礁弱胶结礁灰岩具有礁绷高而内礁平坪和湖低的岩盆现象,并认为此岩盆现象有利于礁体工程地质稳定性的礁体的成长发展。另外,还采用原位土工程测试和室内工试验等手段研究了珊瑚砂的礁灰岩的物理力学特性,指出了珊瑚钙质砂具有高内摩擦角、高孔隙比、颗粒易破碎、颗粒形状不规则等特性,是一种不利于桩基工程建设的特殊性土,值得深入研究。     

实验室内细颗粒泥沙沉降速度与悬沙浓度关系评估

泥沙沉降速度是一个重要的沉积学参数，对于评估沉积物分布、扩散与物质输运等至关重要。对于细颗粒沉积物，悬沙浓度是影响沉降速度的一个关键因素，影响机制主要是絮凝作用和阻碍沉降效应，这个过程十分复杂，还无法使用通用的数学解析公式进行计算。本文介绍了一种简捷有效的室内评估细颗粒泥沙沉降速度的实验方法，并给出了沉降速度与悬沙浓度之间的关系。实验中研究的泥沙样品采集于废黄河口外，实验结果显示：当悬沙浓度小于1.5 g/L时，泥沙沉降速度随着悬沙浓度的增加而增加，当悬沙浓度大于2.5 g/L时，泥沙沉降速度随着悬沙浓度的增加而减小，当悬沙浓度达到14 g/L时，沉降速度降至约0.16 mm/s。整个实验过程中，当悬沙浓度达到1.5～2.5 g/L时，泥沙沉降速度最大，约为2 mm/s。本文介绍的实验，所需设备简单，实验过程简洁易行，实验结果稳定可靠，可以有效地用于不同研究区域泥沙沉降速度评估。     

青岛近海海域气溶胶干沉降通量模拟研究Ⅰ-Williams干沉降模型中潮湿粒子增长效应的改进

为了计算青岛近海海域气溶胶粒子的干沉降通量,运用Gerber提出的湿度公式改进了Williams干沉降模型中湿度计算方法,使模型具有更加广泛的使用范围.利用改进后的模型讨论了湿度、风速、水气温差、破碎表面的转移系数和横向转移系数对不同粒径气溶胶粒子干沉降速率的影响.计算了不同粒径粒子的干沉降速率,并与干沉降速率的文献报道进行了比较.结果显示:改进的模型更适合于估算实际区域的气溶胶干沉降通量,可用于青岛近海干沉降通量的研究.     

南沙群岛珊瑚砂工程性质研究

珊瑚砂是发育于热带海洋环境中的一种特殊的岩是质类型,主要由珊瑚碎屑和其他海洋生物碎屑组成,碳酸钙含量高达９６％。特殊的特细胞、结构和发育环境导致珊瑚砂具有独特的工程性质。章综述了珊瑚砂的压缩性、破碎性、剪切特性和强度特笥,指出其显的土力学特点：高孔隙比、高摩擦角和低强度值。颗粒破碎是影响珊瑚太变形和强度特性的主要因素,深入研究珊瑚砂的工程性质对珊瑚岛礁工程设计和施工、加强国防建设、开发热带海洋     

混凝土的声学测量

本文着重讨论混凝土的声学特性及其对评价混凝土质量的作用和用珊瑚砂海水拌制混凝土的试验研究。声速-振幅-波形三参数方法可以评价混凝土质量,而珊瑚砂海水拌制混凝土在热带海岛条件下是经济和可行的,这些研宄成果具有较大的社会和经济效益。     

孤立桩柱上冰压力的经验公式计算法及试验验证

本文简要介绍了冰排在桩柱前挤压破坏和压屈破坏的判别、冰排运动的驱动力,然后比较了各国常用的一些计算冰力的经验公式,推荐了公式,并推荐了公式中系数的取值法,最后通过冰力模拟试验,验证了所推荐公式和系数取值法的正确性。