几种海砂的细观结构特征及力学特性试验研究

发布时间：2017-12-08 13:34

  本文关键词：几种海砂的细观结构特征及力学特性试验研究

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【摘要】：在中国推进海洋建设的大环境下,砂作为建设材料必不可少,而海砂普遍存在不同海域中,其性质各不相同。因而,研究多孔生物碎屑成因的砂和陆源矿物碎屑成因的砂的物理性质、化学性质、水理性质、力学性质、微-细观结构等方面的区别并发现其间的规律,对于海洋基础工程建设具有实际意义。本文通过一系列的室内试验,测试描述海砂的物理、化学性质和力学参数,分析其细观结构特征,探讨不同海砂之间的性质差异。以青岛海砂、台州海砂、西沙海砂和南沙海砂等五个地点的海砂作为研究对象(为方便记录分别记为Q砂、T砂、X砂、Z砂、N砂),主要研究内容如下:1、利用X射线衍射对各海砂样进行矿物成分分析,Q砂矿物成分主要有长石、石英、磷酸锌和锆石;T砂的矿物成分主要有石英、微斜长石、长石、硫酸铁盐。X砂样、Z砂样和N砂样中CaCO3含量达50%以上,均为钙质砂,除此之外的主要矿物成分为方解石。而N砂的矿物成分还有镁方解石。2、五个海砂进行颗分试验,其不均匀系数关系为CuQCuTCuNCuXCuZ5,各海砂样的曲率系数关系为Cc TCcZ1CcNCcXCcQ3,Q砂样、X砂样、N砂样的级配连续性较好,而T砂样和Z砂样的级配连续性较差。3、砂的成分、成因不同,其物理性质、水理性质都具有较大差别。由于钙质砂具有内生孔隙的缘故,具有生物碎屑成因的N砂、Z砂相比具有生物碎屑成因和陆源矿物碎屑综合成因的X砂的最大干密度要小,更比纯粹陆源矿物碎屑成因的T砂、Q砂的最大干密度要小20%左右。基于钙质砂的内生孔隙成为额外赋水载体的缘故,N砂、Z砂的最优含水率最高,X砂次之,T砂、Q砂最低。4、各海砂三轴压缩抗剪强度大于直接抗剪强度。(1)钙质砂具有颗粒本身的强度、粗细颗粒之间咬合强度的优势,同时具有内生孔隙及由于内生孔隙造成的复杂而粗糙的颗粒表面,使其具有较高的内摩擦角及峰值抗剪强度值。(2)钙质砂的主应力差(峰值)和轴向应变均比T砂、Q砂要高,表明在同等围压条件下,钙质砂发生剪切破坏时所需的轴向荷载更大。其轴向应变既包含了轴向压缩变形,也包括了具有生物孔隙的砂颗粒在抵抗剪切时,颗粒发生了局部剪断或颗粒破碎,塑性较T砂、Q砂要大。5、在相同含水率条件下,具有内生孔隙生物碎屑成因的N砂、Z砂颗粒的平均丰度、平均圆形度低于具有陆源碎屑沉积成因的T砂、Q砂,说明N砂、Z砂的内生孔隙使其颗粒具有了更为复杂的表面形态,而其颗粒的复杂形态直接地影响到了孔隙的圆形度。多孔介质与密实介质在砂土的颗粒形态、颗粒组合关系以及对颗粒派生出的孔隙性质上具有明显差异。无论结构单元体还是孔隙的最大概率熵,钙质砂的最大概率熵明显低于具有陆源碎屑沉积成因的T砂、Q砂,说明钙质砂具有更好的稳定性。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU41;P75

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本文编号：1266593