高應力下鈣質砂的側限壓縮與顆粒破碎特性.pdf

1、鈣質砂是熱帶或亞熱帶海洋中形成的一種海相沉積物，其主要成分是碳酸鈣。鈣質砂因具有獨特的物質組成和沉積條件，使其物理力學性質與普通的陸源砂迥然有異。從微觀層面分析，鈣質砂的顆粒表現(xiàn)出形狀復雜、棱角尖銳、富含內部孔隙，具有強度低、容易破碎等特性。隨著大型海洋工程的建設，作為地基的鈣質砂受到較大的應力作用，從而出現(xiàn)大量的顆粒破碎，這會對鈣質砂的強度與變形產(chǎn)生顯著影響。然而針對鈣質砂壓縮和顆粒破碎特性的研究，目前還停留在低應力分析階段，高應力作

2、用下的相關成果還比較鮮見。因此，開展高應力條件下鈣質砂的壓縮與顆粒破碎特性研究，具有重要的理論和實際意義。本文以取自南海地區(qū)的鈣質砂為研究對象，在確定其基本物理性質的基礎上，應用高壓固結儀進行鈣質砂的側限壓縮試驗，研究其在高應力側限壓縮條件下的變形特性及顆粒破碎現(xiàn)象。
　　本研究主要內容包括：⑴與南京土壤儀器有限公司開展合作，定制了一臺GSN-1型高壓固結試驗設備。該型固結儀采用雙杠桿加載方式，對直徑為61.8 mm的試樣可提供3

3、4.22 MPa的豎向壓縮應力。與單杠桿加載方式的常規(guī)固結儀（最大豎向壓縮應力4 MPa）相比較，最大豎向壓縮應力提高了7.5倍，能夠滿足鈣質砂顆粒的深度破碎要求。⑵在高應力作用下，采用應力應變曲線來研究鈣質砂的壓縮特性更為合理，利用新的函數(shù)關系對其進行擬合，發(fā)現(xiàn)擬合曲線存在顯著的線性關系。⑶應用篩析法與激光散射法對側限壓縮試驗后的鈣質砂試樣開展粒徑分析，按照試樣的粒徑分布結果，分析顆粒的級配變化情況。采用顆粒破碎指標Br與Be，計算出