珊瑚顆粒形狀對鈣質粗粒土的壓縮性能影響*

張 斌 柴壽喜 魏厚振 孟慶山 陳 楊

(①天津城建大學地質與測繪學院， 天津 300384， 中國)(②中國科學院武漢巖土力學研究所巖土力學與工程國家重點實驗室， 武漢 430071， 中國)(③污染泥土科學與工程湖北省重點實驗室， 武漢 430071， 中國)(④同濟大學土木工程學院地下建筑與工程系， 上海 200092， 中國)

0 引 言

鈣質沉積物是由海洋生物殘骸經物理、生物和化學作用形成的碳酸鹽沉積物(秦月等， 2014)。鈣質沉積物顆粒殘留著較多的原生生物骨架形態特征，具有形狀不規則、多孔隙、易膠結、易破碎等特點，工程力學性質與陸源沉積物存在明顯差異(王新志等， 2009； Wang et al.， 2011； 孟慶山等， 2012)。

Kim et al. (2007)研究了顆粒形狀對正向剛度比和切向剛度比的影響，但未對顆粒形狀做出系統分類。研究結果表明，土顆粒的外形特征對其宏觀力學特性存在著重大影響(Georgoutsos et al.， 2004； Guo et al., 2007； Rouse et al., 2008； Cavarretta et al.， 2010; Tsomokos， 2010； Yang et al.， 2015)。

荷載作用下，顆粒發生破碎，破碎顆粒的形狀和粒徑發生變化，引起土的力學性質發生相應的變化。陳火東等(2018)完成了珊瑚砂的三軸固結排水試驗，低圍壓時顆粒破碎少，顆粒的運動形式為滑移，其應力-應變曲線為應變軟化型； 高圍壓時顆粒破碎嚴重，其應力-應變曲線呈應變硬化型。馮興波等(2016)對400組不同粒徑的顆粒，從粒徑(d)、破碎強度(σf)和破碎能量(Ef)三方面進行模擬計算，得出巖石顆粒破碎強度與分維值D之間的關系為σf∝dD-3、巖石顆粒破碎能量與分維值D之間的關系為Ef∝dD-1的結論。徐永福(2018)采用離散單元PFC2D模擬粗粒土的直剪試驗，發現顆粒破碎程度越高，粗粒土的剪脹變形越小。……