南海珠江口盆地贝壳砂土力学性质初步研究

通过对珠江口盆地广布的贝壳砂的化学组分、粒度组成、形成时代的研究以及对砂土进行直剪试验、高压固结试验、常规三轴剪切试验和动三轴试验，对贝壳砂的土力学性质及动载荷作用下的稳定性作了初步分析，获取了贝壳砂的基本物理力学参数并评价了地震作用下砂土液化的可能性，为海洋工程的设计和施工提供了基本的物理力学参数。     

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。     

椭圆形主应力轴旋转路径下饱和密砂动强度特性试验研究

针对海床在波浪荷载作用下的应力状态,利用大连理工大学的"土工静力-动力液压-三轴扭转多功能剪切仪",针对相对密实度为70%的福建标准砂进行了一系列应力控制式轴向一扭转双向耦合的不排水循环剪切试验试。通过分别控制轴向与扭转应力幅值,研究了椭圆形主应力轴旋转应力路径下两个剪切分量对饱和砂土的动强度及其剪切特性的影响。结合所得试验结论,说明了目前广泛用于动强度分析的循环剪应力表达式无法正确反映椭圆形主应力轴旋转应力路径下的动强度,并提出了一个新的动应力表达式用于分析复杂应力路径的动强度特性。     

回填贝壳砂耐久性试验研究

介绍了对我国浅海大量存在的贝壳砂进行化学性质和耐久性试验研究结果,从贝壳在酸雨中质量损失、溶蚀对贝壳成分和形态的影响及溶蚀对贝壳砂工程特性的影响三方面研究了贝壳砂的化学性质和耐久性,发现酸雨对贝壳有一定的溶蚀作用,在贝壳表面形成溶蚀凹坑,但是溶蚀作用缓慢,质量损失很小,酸雨溶蚀和海水溶出后的贝壳砂工程特性与未溶蚀的贝壳砂的工程特性相近,因而贝壳砂可用作海洋工程或港口工程回填砂。     

基于边界面模型的砂土中板锚循环承载力数值分析

利用带误差控制的显式积分算法,将一种适用于饱和砂土排水循环动力分析的边界面塑性模型编写成可供有限元软件调用的用户自定义材料子程序。建立土体单元有限元数值模型对Toyoura砂的静、动排水三轴试验进行模拟,验证了模型具备合理描述砂土在不同荷载条件下力学响应的能力。建立饱和砂土中板锚循环承载分析的数值模型,针对板锚在砂土中的单调抗拔特性和循环承载特性进行数值分析,得到了与模型试验一致的荷载—位移响应规律。考察循环荷载要素对板锚循环承载特性的影响,结果发现,随着循环荷载的施加,板锚永久位移逐渐累积,循环荷载会导致板锚持续移动,循环幅值越大,初始位移和位移变化率越大;循环均值越大,初始位移越大,但位移变化率越小。     

黄河三角洲地基调查研究

本文是海洋大学地质系及河口所首次对黄河三角洲进行地基工程地质研究的成果。通过区域工程地质调查、钻探取样、现场标准贯入试验、十字板试验与实验室分析:静三轴和动三轴剪切试验、土工试验、粒度与粘土矿物分析以及结构研究等方法,测试了黄河口三角洲沉积物的工程特性(物理性质、水理性质和力学性质)、参数指标,并对其地基容许承载力、液化性、稳定性及地基处理加以评价。     

黄河口海底液化粉土特征研究

选取黄河口埕岛油田海域作为研究区,在先前调查研究工作的基础上对该区域海底液化粉土特征进行研究,从声学特征、物理力学参数特征、微结构特征以及动三轴试验分析这4个方面详细分析了液化粉土与未液化粉土的性质差异。研究表明,液化粉土的物理力学性质相对于未液化粉土有着明显的变化,液化粉土的标贯击数值较未液化粉土增加,在相同的振次条件下,液化粉土的抗液化剪应力比比未液化粉土大,土的抗液化强度增加,液化粉土较未液化粉土更难发生液化。     

PCPT资料在海底浅层砂土液化势判别中的应用

介绍了用PCPT资料判别浅层砂土液化势的方法,并分别用动三轴试验判别法和PCPT资料判别法比较了南海东部海域两个平台场址的浅层砂土液化势判别结果。通过实例验证说明,在熟练掌握 PCPT测试方法、资料采集、数据处理和成果解释的基础上,用PCPT判别法判别浅层砂土液化势是可行的。     

含水合物粉细砂的三轴试验及模拟

利用水饱和法制备含天然气水合物试样,进行等向压缩试验和不排水三轴试验.采用天然气水合物临界状态(M HCS)模型同时预测排水条件和不排水条件下的三轴试验,并进行变动参数分析.不排水条件下,密实纯砂发生应变硬化,而相近密实度的含水合物试样出现应变软化,峰值偏应力随水合物饱和度和围压增大.通过与排水和不排水三轴试验结果的对...     

海洋粉质粘土在波浪荷载作用后的不排水抗剪强度衰化特性

通过对南海重塑粉质粘土土样的大量动三轴试验结果分析,得到此种土在波浪荷载作用后不捧水抗剪强度衰化同动载作用引起的动应变幅及平均累积孔压之间的相互关系和预估公式;并通过与超固结土样的静三轴剪切试验结果的比较,发现动、静三轴两种试验结果具有很好的吻合关系。建议可用超固结土样的静三轴剪切试验同时结合部分动三轴试验来预估土样在波浪荷载作用后不排水抗剪强度衰化与平均累积孔压之间的关系。     

黄河水下三角洲沉积物在循环荷载作用下土体中孔压变化实验研究

利用室内周期循环加载试验 ,对黄河水下三角洲土体中孔隙水压力的变化加以测定 ,通过对波浪水槽试验和动三轴试验 2种方案所获数据分析认为黄河水下三角洲土体 (粉土、粘质粉土、粉质粘土 )存在一破坏的循环极限荷载。在小于此极限循环荷载作用情况下 ,土体中孔隙水压力总体呈现下降趋势 ,没有积累升高的过程 ,不同于砂土在循环荷载作用下孔隙水压力升高导致液化的情况。这一现象对判别黄河水下三角洲土体破坏机制的研究有重要意义。     

黄河口区潮间带地基工程地质条件的调查研究

本文是青岛海洋大学地质系首次对黄河口区潮间带地基工程地质调查研究的成果。通过区域工程地质调查,钻探取样,现场标贯试验,十字板测试,粘着性试验,压载试验,土工试验、振动三轴试验,粘土矿物分析及微结构研究,探明了沉积物分布规律、工程特性参数指标(粒度指标:d10、d30、d60、Cu、Cc,物理性质指标:W、r、e、D,力学性质指标:抗剪强度,容许承载力)及工程特性的形成机理,并对砂土液化洼及地基稳定性进行了工程地质评价。     

受控三轴应力-应变下沉积物声速与物理力学性质的关系

对南海某海域深度100～400 m的海底浅层（约2 m埋深范围）沉积物柱状样在接近海底水压力下进行三轴应变-声学同步测量,结果表明沉积物纵波声速有两个特征:（1）从应变过程开始到结束,沉积物纵波声速不断变化;（2）平均声速随着平均静弹性模量的增加,由大变小又由小变大,存在声速最小值。这些结果与海底浅表层沉积物的物理力学性质、围压、颗粒的结合状态改变有关。此外,沉积物动弹性模量和孔隙度呈良好的负相关性,这与孔隙度增大含水量增大有关;动弹性模量是静弹性模量的10～100倍,这主要与三轴应变试验的应变数量级与声波振动产生的应变数量级的差异大有关。采用本论文实验测量的数据分别建立了双复合参数-声速和孔隙度-声速经验公式,分析结果表明双复合参数-声速公式声速预报误差约是孔隙度-声速公式的1/4,表明双复合参数-声速公式更加有效。     

基于参考压缩线的砂土压缩模型

等向压缩线不唯一及V-lgp空间内非线性变化是砂土压缩模型构建过程中存在的两大问题。通过分析砂土的等向压缩曲线变化特征,结合其力学特性提出了与临界状态线在0点相交并与其它等向压缩线在高压下相互汇聚的等向压缩线作为参考压缩线。采用ln(V-Vmin)-(p/pa)ξ空间内线性函数来描述参考压缩线与临界状态线。利用当前体积到参考压缩线的距离构建状态参量并建立修正函数以获取其它体积下的压缩曲线斜率。参考压缩线及弹性变形规律。基于参考压缩线建立的砂土压缩模型不仅表现出砂土在低应力段的小变形特征及高压下的近似线性关系,而且能够描述极限体积附近的低压缩性特征。模型预测与Toyoura砂等向压缩试验及循环压缩试验、弯曲元试验及共振柱试验对比结果表明,提出的砂土压缩模型不仅能够很好地描述Toyoura砂的压缩特性,而且能够较为可靠地预测砂土弹性变形趋势。     

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。     

渤海海冰工程设计特征参数

以我国30余年渤海海冰分布、生消规律的调查研究和近10年来海冰物理和力学性质、海冰工程设计参数等应用研究成果为基础,归纳了渤海海冰的基本特点,统计出渤海沿岸海洋站及海上海冰的冰期、冰量、冰厚等时空分布特征值,结合国内外海冰物理和力学试验研究结果,总结出渤海海冰物理和力学设计特征参数。     

分段多项式拟合在动三轴试验数据处理中的应用

动三轴采集的试验数据点(剪应变与动剪模量和阻尼比之间)具有离散性和有限性,为方便应用需要对数据点进行拟合,但现有经验公式不一定很好吻合试验数据。为得到不同剪应变与对应的动剪模量和阻尼比之间的关系,本文利用最小二乘原理,对渤海某海洋平台地基土进行动三轴试验获得的动剪模量、阻尼比与剪切应变的数据进行了分段多项式的拟合。数据处理过程是先对剪应变值进行了压缩处理,然后再分段低次多项式拟合,得到多项式拟合参数。通过此项改进解决了正规方程解中的病态问题,且拟合效果良好。     

不同初始固结应力条件下主应力方向对海洋密砂不排水单调剪切特性的影响

利用大连理工大学的“土工静力-动力液压-三轴扭转多功能剪切仪”,针对相对密实度为70％的福建标准砂,在不排水条件下控制试验过程中的中主应力系数保持不变,进行了不同初始固结应力条件下不同主应力方向的单调剪切试验.以此着重探讨了主应力方向及初始固结应力对饱和密砂单调剪切特性的影响,研究表明,主应力方向和初始固结应力对于密砂的有效应力路径和应力-应变关系均具有十分显著的影响.通过与饱和松砂不排水单调剪切特性的对比分析,探讨了初始相对密实度对砂土剪切特性的影响,研究表明随着主应力方向角增大,密砂的应变硬化效应逐渐减弱,但未出现松砂对应的应变软化现象.     

海底浅表层不同土类静力触探参数与物理力学性质对比研究

海底土的物理、力学特性是海洋地质学、海洋土工学、海洋地质灾害等调查研究及海洋资源开发环境条件调查和评价等方面非常重要的资料,海底静力触探试验(CPT)是获取这方面资料的一种快速高效、成本低、测试精度高的原位测试方法。它可同时获取海底土锥尖阻力、侧摩阻力等方面的连续原位测试数据,这些数据与海底土取样样品测试分析资料及物探资料结合,可对海底土的工程特性等作比较全面的分析和评价。本文对采集的海底土样的静力触探参数与海底土样的物理力学指标进行相关分析,分粘性土和砂类土二类,建立了海底浅表层土的静力触探参数与物理力学指标之间的相关方程。利用相关方程可以通过静力触探的数据来推算土的物理力学指标,进而对海底土的工程情况作较全面的评价。     

中国东南近海海底沉积物声学物理性质及其相关关系

在获得的数据资料基础上,发现了中国东南近海海底沉积物声学物理参数的平面分布规律,通过对这些参数的回归分析以及对声速和沉积物密度的估计,建立了经验公式。结果显示,中国东南近海海底沉积物的基本声学物理特性如下:沉积物类型多样而且复杂,从黏土到砂砾有13个颗粒组分组合;沉积物物理力学参数变化范围较大;沉积物声学性质相对于附近海域的数据变化范围更大。这些都与海底沉积环境、沉积物来源、沉积条件和沉积作用过程有关。该项研究有助于建立海底地声模型及开展应用。