长江口航道淤泥屈服应力测量及特性研究

发布时间：2021-02-10 08:15

　　针对长江口航道淤泥,采用剪切应力扫描、流动启始测量、剪切速率扫描和间接测量等四种典型的流变特性测量方法,对容重为1.20～1.72 g/cm³的淤泥的流变特性进行了实验研究。对比分析了由四种测量方法得到的屈服应力值的变化范围和各种测量方法的特点及其可靠性。揭示了容重对长江口航道淤泥的屈服特性的影响。结果表明:长江口航道淤泥具有明显的双宾汉体特性,可以采用Dual-Herschel-Bulkley模型定量描述。四种测量方法得到的屈服应力值有不同差异,流动启始测量法得到的屈服应力值明显偏大,其他三种测量方法得到的结果相差较小。此外,淤泥的屈服应力值受容重的影响显著,随着容重的增加而增大,且随容重呈指数变化趋势增长。 

【文章来源】：泥沙研究. 2020,45(02)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

泥沙粒径级配累计曲线

(1)剪切应力扫描法采用剪切应力扫描法测得的不同容重淤泥样品的流变曲线如图2所示:淤泥的剪切速率对剪切应力的响应可以分为四个阶段。以样品3(ρc=1.46 g/cm3)为例:(1)当剪切应力较小(τ<0.25 Pa)时，剪切速率极小且基本保持不变，表明此时淤泥基本不发生流动，其变形类似于弹性固体;(2)随着剪切应力的增加(0.25 Pa≤τ<3.69 Pa)，剪切速率开始缓慢增加，其增大幅度约为1个数量级。此时淤泥内部微观结构和黏结作用开始出现破坏。(3)随着剪切应力进一步的增大(3.69 Pa≤τ<5.96 Pa)，剪切速率迅速增大，在很小的剪切应力变化范围内，剪切速率迅速增大约2个数量级，曲线中出现一个剪切应力平台，如图2中实线所示。此阶段淤泥内部的微观结构和黏结作用遭到彻底破坏，淤泥发生流动变形。(4)当剪切应力继续增大(τ≥5.96 Pa)时，剪切速率转而缓慢增加，剪切应力与剪切速率关系曲线上扬，此阶段淤泥的流动变形得到了充分发展。通常，将淤泥开始发生流动的临界状态所对应的剪切应力视为屈服应力。因此，图中应力平台的起始点所对应的应力值即为淤泥的屈服应力，故样品3的屈服应力值约为3.69 Pa。上述实验结果表明，当淤泥受到的剪切应力小于其屈服应力时，淤泥发生弹塑性变形;一旦剪切应力大于屈服应力，淤泥便开始发生流动变形。由该方法得到的不同容重淤泥样品的屈服应力值列于表2。

临界剪切应力随剪切速率的变化曲线(样品3)

【参考文献】：
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本文编号：3027070