原状和重塑海洋粘土经历动载后的静强度衰减

根据海洋粉质粘土原状和重塑土样的动三轴试验结果 ,比较和分析了两种土样应力、应变、孔隙水压力和不排水抗剪强度行为 ,得到了土样的静不排水抗剪强度衰减与波浪荷载作用下土样产生的动应变以及平均累积孔压之间的关系。并将波浪荷载作用使土样内孔压升高 ,有效应力降低 ,形成拟超固结现象的理论 ,应用到土样不排水抗剪强度衰减与平均累积孔压之间关系的分析 ;同时与重塑土样的超固结静态剪切试验结果进行比较 ,得到了土样在波浪荷载作用后的归一化不排水抗剪强度与拟超固结比之间的关系式。建议以少量原状土样 ,配合大量重塑土样的动三轴试验结果 。

海洋粘土沉积物的组成及其增白试验

为了海洋粘土的开发应用,利用FTIR和XRD衍射对其进行了矿物成分分析。结果表明,海洋粘土样品中粘土矿物含量较高,其主要矿物组成为伊/蒙混层和伊利石并含有少量其它矿物,同时证实样品中有磁铁矿和赤铁矿存在。粘土沉积物的化学成分分析显示,粘土中Fe2O3质量分数较高,约为7%。采用酸溶氢气还原法对东太平洋的粘土样品进行了化学增白试验,并探讨了酸种类及其浓度、药剂用量、反应时间、煅烧温度等因素对除铁增白效果的影响,优选出最佳除铁增白方案,使海洋粘土的白度由原来的23.8%提高到73.1%。另外,对增白前后样品的粒度、比表面积和分散性的测试表明,在增白的同时样品的活性也得到了提高。

海洋粘土的组成及性能测试

为了海洋粘土的开发利用,对东太平洋中国大洋调查区的所有采集样品进行了粒度分析。结果发现粘土沉积物的粒度明显细小;通过红外光谱测试可将沉积物分为八个矿物组合类型,其中以粘土沉积物类型为主,且粘土矿物含量较高;吸水率测试结果证明海洋粘土具有较强的吸水性;典型海洋粘土样品的理化性能测试结果表明,与地表粘土相比,海洋粘土的膨胀容、胶质价、阳离子交换量及吸蓝量都相对较低;X射线衍射结果显示,海洋粘土的结晶程度明显偏差。综合分析海洋粘土的结构特征及理化性能,认为其活性比地表同类粘土大,预示着海洋粘土将会有更好更广的用途。

海洋粘土矿物与颗石藻Emiliania huxleyi共培养的实验研究

颗石藻是海洋中广泛分布的超微型浮游藻,经生物矿化作用形成的碳酸钙质颗石,在古海洋学研究中具有重要意义。海洋粘土矿物与有机质的有机-无机相互作用在全球碳循环中扮演着重要角色。本文选取广泛分布于海洋的赫氏颗石藻Emiliania huxleyi与海洋粘土矿物中具有代表性的伊利石和蒙脱石共培养。通过对颗石藻生长曲线和Sr/Ca、Mg/Ca元素比值、颗石藻与粘土矿物样品的紫外可见光吸收光谱、红外吸收光谱和矿物物相等分析,研究海洋粘土矿物与颗石藻的相互作用规律。通过研究表明伊利石对颗石藻的影响较小,蒙脱石因对营养元素的吸附和颗石藻的絮凝作用对颗石藻的生长和Sr/Ca、Mg/Ca元素比值影响较大。颗石藻代谢分泌的生物分子未能通过层间插层作用进入伊利石层间,颗石藻分泌的生物分子可通过插层作用进入并储存于蒙脱石层间,海洋粘土矿物中的蒙脱石与海洋微生物的相互作用值得地球微生物家关注,可能有助于对古海洋环境的认识。

海洋典型粘性土触变强度恢复特性试验研究

针对我国南海不同区域的海洋粘土,采用落锥试验研究了土体重塑不同时间后的触变恢复特性,分析了土体强度在含水率、塑性指数、灵敏度等多种因素影响下的恢复规律。研究表明:我国南海不同海域粘土均表现出明显的触变恢复特性,且这一特性受土体多种物理因素影响显著;要格外关注灵敏度较高的土体,避免因安装初期加载过度导致破坏;在含水率w=30.2%~43.8%、塑性指数I_(p)=10.2%~19.7%、液性指数I_(L)=0.56~1.17、灵敏度S_(t)=4~7.9这一区间内,土体恢复特性随含水率、塑性指数、液性指数和灵敏度的增大分别呈增大、增大、增大和减小的趋势;土体扰动3 h,1、3、10、30、60 d时,平均恢复到其原状土强度的20.0%、22.4%、25.1%、28.6%、32.6%、35.9%。

循环荷载作用下软粘土的累积变形特性的研究

研究了海洋原状软粘土的不固结、不排水动力特性,依据循环三轴试验结果,分析得出了一种描述海洋软粘土受到循环荷载作用时的累积变形的简便表达式,把软粘土的循环累积变形与其受到的静应力、循环应力以及循环次数的关系统一表示出来,为研究海洋软粘土的地基变形和承载力提供了便于应用的研究结果.

Variation of hydraulic gradient in nonlinear finite strain consolidation

In the research field of ground water, hydraulic gradient is studied for decades. In the consolidation field, hydraulic gradient is yet to be investigated as an important hydraulic variable. So, the variation of hydraulic gradient in nonlinear finite strain consolidation was focused on in this work. Based on lab tests, the nonlinear compressibility and nonlinear permeability of Ningbo soft clay were obtained. Then, a strongly nonlinear governing equation was derived and it was solved with the finite element method.Afterwards, the numerical analysis was performed and it was verified with the existing experiment for Hong Kong marine clay. It can be found that the variation of hydraulic gradient is closely related to the magnitude of external load and the depth in soils. It is interesting that the absolute value of hydraulic gradient(AVHG) increases rapidly first and then decreases gradually after reaching the maximum at different depths of soils. Furthermore, the changing curves of AVHG can be roughly divided into five phases. This five-phase model can be employed to study the migration of pore water during consolidation.