考虑形貌特征和级配影响的钙质砂压缩破碎力学特性研究

针对岛礁大型构筑物修建过程中由于高应力而导致作为地基材料的钙质砂发生破碎，进而引发地基沉降变形问题。本文采用高压固结仪对钙质砂开展了一系列终止压力为16 MPa的侧限压缩试验，研究了高应力水平下钙质砂的压缩破碎特性。同时基于显微图像采集和处理技术对钙质砂颗粒的形状参数(圆度和完整度)进行了定量化表征，研究了钙质砂的形状分布规律。最终分别探讨了级配特征(如平均粒径、不均匀系数)、形貌特征等因素对钙质砂压缩和破碎特性的影响。结果表明:随着平均粒径的增大，钙质砂颗粒的形状不规则程度逐渐增加，其棱角也越发育。随着竖向应力的增大，在e-logp平面内，不同粒径钙质砂的压缩曲线逐渐会聚并相交于一条直线，初始粒径对其压缩特性的影响逐渐减小以致消失。而不同级配钙质砂的压缩曲线也发生会聚，但未相交于一条直线。当试样的不均匀系数(C_u)相近时，其压缩破碎量随着平均粒径(d₅₀)的增大而逐渐增加，当试样的d₅₀相近时，其压缩破碎量随着C_u增大而逐渐减小。上述研究成果将对南海岛礁大型工程建设提供重要科学依据。