深海富稀土沉积物的流变特性研究

针对取样于太平洋的深海富稀土沉积物,采用激光粒度分析仪、液塑限联合测定仪对其常规的物理性能开展研究,并通过X射线衍射法和扫描电镜法分析其矿物成分以及微观结构。结果表明,深海富稀土沉积物具有高液限、高塑性,矿物成分主要由石英、方解石、石盐、长石、云母等原生矿物和次生矿物绿石等组成,显微结构主要由链接结构和蜂窝状的片状结构组成。针对深海富稀土沉积物这种具有流动性的超软土,采用RST流变仪开展具有不同温度与不同含水率的沉积物流变试验,并基于试验结果分析了不排水剪切强度、屈服应力、表观黏度与温度和含水率之间的关系,引入Herschel-Bulkley模型对流变参数进行探讨,通过液相转化与粒际作用理论,解释了深海富稀土沉积物的流变特征。结果表明,含水率和温度对沉积物的剪切应力与表观黏度有显著影响,与常温条件下相比,在低温环境下沉积物的剪切应力与表观黏度显著提高,表观黏度以及屈服应力随着沉积物的含水率的增加而下降。这一成果可为深海富稀土沉积物进行流态化运输提供科学依据。