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        科研进展

        武汉岩土所在含硅藻化石沉积物的压缩机理方面取得进展

        发表日期:2022-12-27来源:武汉岩土力学研究所放大 缩小

          硅藻土通常是湖沼或海洋环境下形成的微生物化学沉积物,主要成分是硅藻外骨骼化石(SiO2· nH2O),多发育在古近纪、新近纪和第四纪地层中,在全球环太平洋地震带相邻陆地与深海广泛分布。独特的生物成因造就这类土具有特殊的物理与力学性质,根据土质分类硅藻土常被归为粉质土,但却具有黏性土的物性指标,表现为高比表面积(>100m2/g),低密度 (< 1.0 g/cm3),高含水率(最大可达 450%)以及高阿德堡值,与之不匹配的是,具有类似砂性土的剪切阻力(有效内摩擦角可能超过45°)。因此,含硅藻化石沉积物的力学性状常被称为是神秘的,目前引起了国内外学者的广泛关注,也发展了一个新的土质分类体系—化石土。

          中国科学院武汉岩土力学研究所特殊土土力学组徐倚晴硕士与张先伟副研究员等,通过环境扫描电镜、原子力显微镜等微观测试技术调查了含硅藻化石沉积物的纳米至微米级别的结构特征,发现硅藻骨架的中空孔隙是造成硅藻土高孔隙比与高液限值的主要原因;借助高压等应变速率压缩试验,研究含硅藻化石沉积物的压缩、回弹与水力特性,发现了大体积的内骨架孔隙与硅质骨架是引起硅藻土具有高压缩性与低回弹性的主要原因,同时高压下的硅藻渐进性破碎会进一步提高土的压缩潜势;最后,耦合宏微观分析,提出一个能够反映硅藻破碎与孔隙结构演化的含硅藻沉积物的压缩概念模型。本研究对于深入了解生物质沉积物的力学行为机理,对含硅藻软弱夹层的海底滑坡稳定性分析有一定的帮助。

          近期,岩土期刊Géotechnique的2篇论文报道了本研究成果,涉及的硅藻颗粒分析方法已经授权计算机软件著作权2项。研究成果获得了中科院青年创新促进会优秀会员项目和湖北省杰出青年基金项目资助。

          论文链接:

          https://www.icevirtuallibrary.com/doi/abs/10.1680/jgeot.22.00155

          https://www.icevirtuallibrary.com/doi/full/10.1680/jgeot.21.00268

          https://doi.org/10.1080/1064119X.2022.2046664

          

        图1 含硅藻化石沉积物的微观结构特征    

        图2 含硅藻化石沉积物的压缩与水力性质

        附件:
        新搬来的女邻居欲求不满
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