鈣質(zhì)砂破碎過(guò)程及其微觀機(jī)制試驗(yàn)研究*

張丙樹 顧 凱② 李金文 唐朝生 施 斌 李天斌

（①南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，南京210023，中國(guó)）

（②南京大學(xué)（蘇州）高新技術(shù)研究院，蘇州215123，中國(guó)）

（③成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都610059，中國(guó)）

0 引 言

南海海域是目前工程建設(shè)熱點(diǎn)地區(qū)，其涉及海洋資源開發(fā)、國(guó)防建設(shè)等重大國(guó)家核心利益（趙煥廷等，1993；1994；汪稔等，2019），近年來(lái)珊瑚島礁工程的開發(fā)建設(shè)逐漸成為行業(yè)熱點(diǎn)（單華剛等，2000；Meng et al.，2009）。鈣質(zhì)砂是指碳酸鈣含量在50%以上、海洋生物成因的粒狀沉積物（Zhang et al.，2008），由于沉積過(guò)程沒(méi)有經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期搬運(yùn)，保留有許多原生結(jié)構(gòu)且形狀極不規(guī)則，工程力學(xué)性質(zhì)與一般沉積物有明顯差異（王麗等，2009；Semple et al.，1988），這些特殊的物理、力學(xué)性質(zhì)表明鈣質(zhì)砂具有相當(dāng)大的研究?jī)r(jià)值與研究前景（汪建華等，2010）。

與常規(guī)陸源砂相比，鈣質(zhì)砂強(qiáng)度低易破碎的物理力學(xué)性質(zhì)受到學(xué)者普遍關(guān)注。Coop（1993）的研究表明鈣質(zhì)砂的壓縮性與黏土相似，當(dāng)所受應(yīng)力水平超過(guò)某一值時(shí)，對(duì)鈣質(zhì)砂壓縮特性起控制作用的是顆粒破碎。Valdes et al.（2008）將鈣質(zhì)砂與石英砂混合進(jìn)行單剪試驗(yàn)，研究發(fā)現(xiàn)混合砂的力學(xué)性能在低圍壓下主要受顆粒形狀影響，在高圍壓下主要受顆粒破碎影響。陳火東等（2018）通過(guò)不同圍壓條件下的三軸試驗(yàn)，結(jié)合摩擦角討論顆粒破碎對(duì)鈣質(zhì)砂強(qiáng)度的影響，研究在低圍壓下的強(qiáng)度由剪脹與咬合提供，高圍壓下由于顆粒破碎，咬合減小導(dǎo)致強(qiáng)度降低。為了評(píng)價(jià)不同力學(xué)因素對(duì)顆粒破碎的影響，秦月等（2014）研究了珊瑚礁沉積碎屑物在固結(jié)、回彈過(guò)程中的變形特征以及顆粒破碎情況，研究表明不同含砂量使砂、礫在試樣固結(jié)時(shí)起到的作用不同；……