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中国南海岛礁吹填珊瑚砂剪切力学特性

文哲 段志刚 李守定 王建平 马彬 李晓 周忠鸣 李志清

文哲, 段志刚, 李守定, 王建平, 马彬, 李晓, 周忠鸣, 李志清. 中国南海岛礁吹填珊瑚砂剪切力学特性[J]. 机械工程学报, 2020, 28(1): 77-84. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2019-243
引用本文: 文哲, 段志刚, 李守定, 王建平, 马彬, 李晓, 周忠鸣, 李志清. 中国南海岛礁吹填珊瑚砂剪切力学特性[J]. 机械工程学报, 2020, 28(1): 77-84. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2019-243
WEN Zhe, DUAN Zhigang, LI Shouding, WANG Jianping, MA Bin, LI Xiao, ZHOU Zhongming, LI Zhiqing. SHEAR MECHANICAL PROPERTIES OF DREDGED CORAL SANDS FROM SOUTH CHINA SEA, CHINA[J]. JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING, 2020, 28(1): 77-84. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2019-243
Citation: WEN Zhe, DUAN Zhigang, LI Shouding, WANG Jianping, MA Bin, LI Xiao, ZHOU Zhongming, LI Zhiqing. SHEAR MECHANICAL PROPERTIES OF DREDGED CORAL SANDS FROM SOUTH CHINA SEA, CHINA[J]. JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING, 2020, 28(1): 77-84. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2019-243

中国南海岛礁吹填珊瑚砂剪切力学特性

doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2019-243
基金项目: 

BHJ16J030,BHJ16J032 

中国科学院战略性先导科技专项 XDA14040401

国家重点研发专项 2018YFC1504803

中国科学院地质与地球物理研究所基金 IGGCAS201903

中国科学院地质与地球物理研究所基金 SZJJ201901

详细信息
    作者简介:

    文哲(1994-), 男, 硕士, 主要从事岩土地质方面研究. E-mail:331640626@qq.com

    通讯作者:

    李守定(1979-), 男, 博士, 正高级工程师, 博士生导师, 主要从事工程地质力学研究. E-mail:lsdlyh@mail.iggcas.ac.cn

  • 中图分类号: P642.3

SHEAR MECHANICAL PROPERTIES OF DREDGED CORAL SANDS FROM SOUTH CHINA SEA, CHINA

Funds: 

Project(BHJ16J030, BHJ16J032) 

Strategic Priority Research Program of the Chinese Academy of Sciences XDA14040401

the National Key Research and Development Program of China 2018YFC1504803

IGGCAS Grant IGGCAS201903

IGGCAS Grant SZJJ201901

  • 摘要: 珊瑚砂作为一种特殊的生物碎屑沉积物,我国南海广泛分布,其具有多孔、非均质、非连续等工程特性,作为填岛的材料和工程建设的基础,吹填珊瑚砂的力学特性是珊瑚岛礁工程研究的关键科学问题。中国南海降雨量大,吹填珊瑚砂渗透性好,工程荷载高,含水性和高荷载对于吹填珊瑚砂剪切力学特性的影响非常显著。利用自主研制的土石混合体大型剪切力学试验机,采用中国南沙某岛礁吹填珊瑚砂,在级配和组分分析的基础上,研究不同密实度、含水量条件下高轴向荷载珊瑚砂的剪切力学特性,通过试验结果分析得出如下结论:(1)含水量增加导致吹填珊瑚砂抗剪强度减小,呈负相关关系;密实度增加引起抗剪强度增加,呈正相关关系;(2)含水量对吹填珊瑚砂内摩擦角影响显著,呈负相关关系,含水量大于10%,内摩擦角降低较小;密实度90%时,含水量大于5%,黏聚力降低较小;(3)密实度对吹填珊瑚砂的黏聚力影响规律不明显,密实度对内摩擦角影响较显著,当含水量大于5%时,随着密实度的增加内摩擦角显著增大;(4)在高荷载条件下,含水量和密实度对吹填珊瑚砂抗剪力学特性影响较为显著,含水量小、密实度大的吹填珊瑚砂抗剪特性最强,对于岛礁填岛工程设计及场地条件改性具有指导意义。

     

  • 图  不同粒径吹填珊瑚砂筛分试验

    Figure  1.  Screening test of different particle size reclamation coral sand

    图  吹填珊瑚砂不同粒组质量百分比

    Figure  2.  Mass percentage of different particle groups of reclamation coral sand

    图  珊瑚砂粒径级配曲线

    Figure  3.  Grain size grading curve of coral sand

    图  大型土石混合体力学试验机试验仪器系统结构图

    1.滚动隔膜;2.活塞;3.活塞杆;4.轴承;5.加压板;6.第一活动千斤顶;7.第一固定螺栓;8.第一液压电机;9.第二液压电机;10.垂直位移传感器;11.试样框架;12.机械框架;13.第二活动千斤顶;14.上部分土石混合体;15.第二固定螺栓;16.水平位移传感器;17.滑动试样盒;18.下部分土石混合体;19.滚珠轴排;20.第一压力传感器;21.第二压力传感器

    Figure  4.  Test instrument system

    图  大型土石混合体力学试验机

    Figure  5.  Large-scale mechanical testing machine for soil-rock mixture

    图  抗剪强度-密实度关系曲线

    Figure  6.  Shear strength versus dense degree curve

    图  80%密实度情况下抗剪强度-法向应力图

    Figure  7.  Shear strength versus normal stress diagram under 80% compactness

    图  90%密实度条件下抗剪强度-法向应力图

    Figure  8.  Shear strength versus normal stress diagram under 90% compactness

    图  80%密实度条件下不同含水量抗剪强度变化

    Figure  9.  Change of shear strength with different moisture contents under 80% compactness

    图  10  90%密实度条件下不同含水量抗剪强度变化

    Figure  10.  Change of shear strength with different moisture contents under 90% compactness

    图  11  不同密实度吹填珊瑚砂黏聚力与含水量关系曲线

    Figure  11.  Relationship between cohesion and water content of coral sand with different compactions

    图  12  不同密实度吹填珊瑚砂内摩擦角与含水量关系曲线

    Figure  12.  Relationship between the angle of internal friction and water content of coral sand with different compactions

    表  1  珊瑚砂基本物理参数

    Table  1.   Basic physical parameters of the coral sand

    d60
    /mm
    d30
    /mm
    d10
    /mm
    比重
    Gs
    Cu
    (d60/d10)
    Cc
    (d302/d60×d10)
    2.0 0.5 0.25 2.70 8 0.5
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    表  2  密实度80%不同含水量珊瑚砂Cφ

    Table  2.   C and φ value of coral sand with different water contents when compactness is 80%

    抗剪
    指标
    0含水量
    (干燥)
    5%
    含水量
    10%
    含水量
    15%
    含水量
    C/MPa 0.361 0.316 0.474 0.331
    φ/(°) 62.52 56.53 50.90 49.89
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    表  3  密实度90%不同含水量珊瑚砂Cφ

    Table  3.   C and φ value of coral sand with different water contents when compactness is 90%

    抗剪
    指标
    0含水量
    (干燥)
    5%
    含水量
    10%
    含水量
    15%
    含水量
    C/MPa 0.391 0.316 0.301 0.30
    φ/(°) 65.09 57.82 57.81 56.08
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-06-03
  • 修回日期:  2019-11-25
  • 发布日期:  2020-02-25

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