文摘gydF4y2Ba
为了更好地理解粒子破碎力学和钙质砂的表征方法,钙质砂颗粒破碎特性的一维压缩测试,各向同性压缩试验、三轴剪切试验,和环剪试验进行了综述和分析。结果表明,剪切破碎的机理本质上是不同于压缩粉碎。与一维压缩相比,更容易打破下钙质砂三轴剪切。在剪切过程中,粒子破碎的钙质砂不会持续下去。分级往往是稳定和控制围压和剪切应变。粒子破碎的特征粒径测量方法简单,有一定的局限性。使用粒度分布曲线的描述方法更全面,但它是不可能的比较和不同粒径粒子的破碎程度,和一个合适的测量方法需要提出。gydF4y2Ba
1。介绍gydF4y2Ba
建设珊瑚礁与钙质砂开始第二次世界大战期间。然后,钙质砂的工程机械性能被广泛研究。在1960年代中期,钙质砂造成的工程问题中第一次遇到在中东的阿拉伯海湾石油开发项目。当时,钙质砂的物理和机械性能特性都被忽略了。随后,钙质砂引起的一系列工程问题在海上石油平台的建设在澳大利亚西北大陆架,南部水域巴西、北美和佛罗里达,导致重大损失。gydF4y2Ba
珊瑚礁的发展工程,钙质砂,作为主要基础填料在近海珊瑚礁,正受到越来越多的关注。钙质砂的物理和力学性能已逐渐引起了研究人员和工程师的注意(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba3gydF4y2Ba]。起源,沉积环境和物质成分的钙质砂很特别。与硅质砂相比,颗粒破碎是一个重要因素影响钙质砂的变形和强度。它有助于避免不必要的损失在工程设计中通过研究钙质砂的破碎演化规律及其对力学性能的影响。gydF4y2Ba
因此,有必要研究钙质砂的岩土工程特征,了解其工程机械效应。本文系统地总结了钙质砂的颗粒破碎特性和测量方法在不同的情况下,珊瑚礁工程建设提供科学依据,同时也为深入研究提供了参考珊瑚礁岩土工程特性。它有一定的指导和参考意义的研究粒子破碎。gydF4y2Ba
2。钙质砂的物理性质gydF4y2Ba
2.1。起源和分布gydF4y2Ba
钙质砂是一种碳酸盐沉积物形成的珊瑚碎片残留在海洋环境和贝壳,和工程力学性能明显不同于陆地沉积物(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。这种差异主要是由于钙质砂颗粒的特点,如孔隙度、形状不规则,容易破碎。钙质砂的主要物质来源是造礁珊瑚,珊瑚海藻和其他海洋生物的骨骼碎屑沉积原位或运输从附近的一个来源gydF4y2Ba4gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba6gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
此外,由于表面的珊瑚礁是由一个un-cemented松散沉积物层(生物沉积物,0-20 m)和巩固了固体岩石层(礁灰岩)。因此,可以认为钙质砂和珊瑚礁的分布基本上是相同的(gydF4y2Ba7gydF4y2Ba]。此外,珊瑚礁的分布或钙质砂在全球之间的热带和亚热带地区主要集中在30°和30°N,如南北太平洋,印度洋,大西洋赤道(图gydF4y2Ba1gydF4y2Ba),而92%的珊瑚礁位于印度洋和太平洋(包括红海、波斯湾、南中国海和加勒比海)(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
2.2。钙质砂的物理性质gydF4y2Ba
表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba列出了钙质砂的基本物理参数样本取自南沙群岛和西沙群岛在南中国海以及世界的其他地方,如波斯湾、爱尔兰、加勒比海,和埃及的北海岸。根据现有文献,比重(gydF4y2BaGgydF4y2Ba年代gydF4y2Ba)的钙质砂在2.70和2.86之间,高于普通石英砂(gydF4y2BaGgydF4y2Ba年代gydF4y2Ba= 2.65),这表明钙质砂包含其他碳酸盐物质,如碳酸钙和碳酸镁,这充分反映了海洋沉积物的特征。钙质砂的波斯湾伊朗、埃及、和西澳大利亚是相似的gydF4y2BaGgydF4y2Ba年代gydF4y2Ba从2.68到2.76,2.69,2.79,2.72和2.76,分别为,gydF4y2BaGgydF4y2Ba年代gydF4y2BaSarb钙质砂的狗的湾和恶作剧岛都是类似的。最大孔隙比(gydF4y2BaegydF4y2Ba马克斯gydF4y2Ba)范围从0.63到1.86,最小孔隙比(gydF4y2BaegydF4y2Ba最小值gydF4y2Ba范围从0.43到1.34。这是观察到的gydF4y2BaGgydF4y2Ba年代gydF4y2Ba和孔隙比(gydF4y2BaegydF4y2Ba)的钙质砂在不同的地区差异很大。此外,它也表明钙质砂地基的压缩性不同地区是明显不同的。钙质砂地基在南中国海是适度高压缩性,在西澳大利亚,爱尔兰(狗的海湾),波多黎各(卡波红色的)和阿布扎比(Sarb),它是高度可压缩。gydF4y2Ba
此外,钙质砂的宏观机械性能是由其微观性质,因为钙质砂期间保留丰富的微孔隙的形成。包含生物骨骼的钙质砂的孔隙率高达41%,而钙质砂的孔隙度由风化沉积小于20% (gydF4y2Ba21gydF4y2Ba]。崔et al。gydF4y2Ba22gydF4y2Ba)指出,颗粒形状和表面粗糙度的主要因素影响孔隙形状、孔喉大小,和全球连通性。大量的内部毛孔给从石英砂钙质砂不同的特征,如容易破损,困难的饱和度和高压缩率(gydF4y2Ba22gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba24gydF4y2Ba]。因此,它是一个重要的研究方向在未来深入分析内部孔隙的影响钙质砂的宏观和微机械性能,如饱和度和破碎。gydF4y2Ba
生物起源的钙质砂颗粒形状导致复杂和多样化。图gydF4y2Ba2gydF4y2Ba显示了四个典型的钙质砂颗粒的形状,这是lump-shaped(图gydF4y2Ba2(一个)gydF4y2Ba),主轴like-shaped(图gydF4y2Ba2 (b)gydF4y2Ba),flaky-shaped(图gydF4y2Ba2 (c)gydF4y2Ba),和branched-shaped(图gydF4y2Ba2 (d)gydF4y2Ba)。在岩土工程研究和工程实践,颗粒形状是影响土壤力学性能的一个重要因素(gydF4y2Ba17gydF4y2Ba,gydF4y2Ba24gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba28gydF4y2Ba]。范教授等。gydF4y2Ba17gydF4y2Ba)指出,粒子特性(形状和大小)是非常重要的参数,影响抗剪强度特性。Lv et al。gydF4y2Ba26gydF4y2Ba]发现明显的钙质砂的动刚度是大约10%的硅砂由于不同粒子形状和矿物组成。钙质砂的物理性质包括gydF4y2BaGgydF4y2Ba年代gydF4y2Ba,gydF4y2BaegydF4y2Ba和颗粒形状,这也是很重要的力学性能差异的原因钙质砂,石英砂。对于一个粒子形状和细节置评gydF4y2BaegydF4y2Ba钙质砂,请参考另一个钙质砂审查的论文发表的作者(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba]。此外,对钙质砂的物理和机械性能,海洋工程地质研究所的王教授领导的研究小组任岩石和土壤力学、中国科学院开展了大量的实验,取得丰硕成果gydF4y2Ba1gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba7gydF4y2Ba,gydF4y2Ba11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba12gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
(一)gydF4y2Ba
(b)gydF4y2Ba
(c)gydF4y2Ba
(d)gydF4y2Ba
3所示。颗粒破损分析各种测试条件gydF4y2Ba
近年来,研究钙质砂的颗粒破碎主要集中在压缩和剪切下颗粒破碎的特点。实验室测试,主要测试方法包括一维压缩试验、各向同性的固结试验,常规的排水和不排水三轴试验,和装卸循环三轴试验,以及环剪试验。在这篇文章中,粒子破碎的特点和法律的钙质砂在不同实验条件下进行了分析和总结。gydF4y2Ba
3.1。一维的和各向同性压缩试验gydF4y2Ba
3.1.1。一维压缩试验gydF4y2Ba
由于脆性和钙质砂的形状不规则,颗粒破碎发生在1.6 MPa的压力水平(gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba),相对颗粒破损率(gydF4y2BaBgydF4y2BargydF4y2Ba)有一个重要的功能与压力的关系,而粒度中值(gydF4y2BaDgydF4y2Ba50gydF4y2Ba)具有显著的线性关系(负相关)和半对数线性关系(正相关)的抗压应力和极限相对颗粒破损率(gydF4y2BaBgydF4y2Ba征求gydF4y2Ba),分别gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba]。王,Lei,王et al。gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba进一步指出,之间的关系gydF4y2BaBgydF4y2BargydF4y2Ba和负载值(gydF4y2BaPgydF4y2Ba马克斯gydF4y2Ba)是由一个指数函数定义的。然而,一些研究表明,颗粒破碎程度的钙质砂在垂直压力下3.2 MPa是有限的(gydF4y2BaBgydF4y2BargydF4y2Ba= 0.019)或可以忽略不计。钙质砂的高孔隙度、高压力收缩主要是由于粒子形态(gydF4y2Ba18gydF4y2Ba]。与此同时,gydF4y2BaBgydF4y2BargydF4y2Ba钙质砂的应该有一个指数与体积和一个线性关系与输入功率的关系单位体积(gydF4y2BaBgydF4y2BargydF4y2Ba≤9%)。当相对密度较低,更多的颗粒破碎而相对高密度(gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba,gydF4y2Ba32gydF4y2Ba]。Cai et al。gydF4y2Ba33gydF4y2Ba)发现,颗粒破碎程度增加而增加相对密度与应力水平呈正相关(围压或正常压力)。钙质砂三轴剪切情况下更容易断裂比一维压缩下,和两个应力路径下的破碎法是明显不同的。钙质砂的颗粒破碎与相对较低的密度(松样本)比这更严重的相对较高的密度(密度样品)和不同的想法。条件下的三轴剪切试验,钙质砂的相对密度越大,粒子越严重破损。gydF4y2Ba
此外,改变粒子大小、形状和表面粗糙度粒子破碎的最显著特点是(gydF4y2Ba34gydF4y2Ba,gydF4y2Ba35gydF4y2Ba),导致钙质砂的更复杂的机械性能gydF4y2Ba36gydF4y2Ba,gydF4y2Ba37gydF4y2Ba]。例如,王et al。gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba)指出,颗粒形状对密度和压缩系数有重要影响,相信钙质砂的压缩系数与不同颗粒形状是显然不同的。魏et al。gydF4y2Ba38gydF4y2Ba]讨论了钙质砂的颗粒形状之间的关系及其压缩性以及粒子破碎和认为粒子的总周长的变化可以有效地量化粒子破碎。然而,Ata et al。gydF4y2Ba39gydF4y2Ba]表明,介质的压碎细均匀钙质砂被发现微不足道,提出简化方程表达约束模量的退化由于压碎。此外,现有的研究主要侧重于钙质砂的颗粒破碎特性和应力水平的影响在破碎机理和压缩特性。前后的粒度分布曲线测试被用来测量粒子破碎的程度,而粒子破碎和重叠的影响没有考虑掩盖在钙质砂的破碎。彭et al。gydF4y2Ba40gydF4y2Ba),根据染色粒子标定和图像分割的方法,提出了累积粒子破碎比考虑到破碎重叠覆盖和指出,钙质砂的绝对数量破碎中等粒度是最大的。然而,影响粒子破碎的因素比较复杂,破碎重叠覆盖的力学机理和影响因素尚不清楚。gydF4y2Ba
压力从0到4 MPa是上述研究的重点,而钙质砂的压缩变形机制在其他压力水平(从0到100 MPa)进行了研究。Altuhafi et al。gydF4y2Ba41gydF4y2Ba]研究了初始等级和密度对钙质砂的变形机理,在一维压缩,发现钙质砂的颗粒破碎是显著降低初始评分变化时的分级。苗族和AireygydF4y2Ba42gydF4y2Ba)确定钙质砂的颗粒破碎规律在高应力水平下和大型剪切应变通过一维压缩和剪切环测试,并发现粒子破碎的机制引起的压缩和剪切本质上是不同的。Cai et al。gydF4y2Ba33gydF4y2Ba)利用一维压缩(压力从0.4到3.2 MPa)和三轴剪切试验(围压范围从0.1到0.4 MPa)得出相同的结论。Zhang et al。gydF4y2Ba43gydF4y2Ba马,et al。gydF4y2Ba44gydF4y2Ba],Lv et al。gydF4y2Ba45gydF4y2Ba石英砂进行压缩试验和钙质砂在高应力水平下(从0到100 MPa),发现随着应力水平的增加,粒子破碎先增加,然后逐渐稳定。此外,钙质砂的屈服应力和石英砂2 MPa和10 MPa,分别和钙质砂的压缩变形屈服点主要是由于粒子前滑和磨削。然而,屈服点后的变形主要是由颗粒破碎引起的,这基本上是一致的结论Zhang et al。gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba]。屈服点的应力水平(约1.6 MPa)也相对接近2 MPa。gydF4y2Ba
3.1.2。各向同性压缩试验gydF4y2Ba
基于各向同性压缩和一维压缩试验,分析钙质砂的压缩特性类似于正常固结粘性土壤,和下钙质砂的屈服应力各向同性压缩比,在一维压缩,这主要是由于剪应力的存在过程的一维压缩,使其颗粒破碎更重要(gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]。在波斯湾的霍尔木兹海峡岛(你好),钙质砂明显压在1.5 MPa的围压下,和破碎的中等致密钙质砂样品是最大的(gydF4y2Ba46gydF4y2Ba]。同样,钙质砂颗粒破碎的布什尔港口(BP)和波斯湾的霍尔木兹海峡岛(HI)积极与应力水平有关,而粒子破碎直接相关的输入能量(gydF4y2Ba15gydF4y2Ba]。BP的屈服应力沙子和你好砂是0.65 MPa和1.00 MPa (gydF4y2Ba15gydF4y2Ba),分别是小于的钙质砂在南中国海(2.00 MPa) (gydF4y2Ba44gydF4y2Ba,gydF4y2Ba45gydF4y2Ba]。从各向同性压缩试验,Shahnazari et al。gydF4y2Ba15gydF4y2Ba)发现,密集的钙质砂样品,粒子越小破损。人们相信,这主要是由于减少平均接触应力与相对密度增加。这个结论是与三轴剪切试验结果(gydF4y2Ba47gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba50gydF4y2Ba),但这个结论是否符合一维压缩试验结果仍存在争议(gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba,gydF4y2Ba32gydF4y2Ba,gydF4y2Ba33gydF4y2Ba]。然而,Dehnavi et al。gydF4y2Ba46gydF4y2Ba)发现,颗粒破碎中等致密钙质砂样品是最大的。gydF4y2Ba
各向同性压缩试验的主要测量方法探讨影响应力水平和相对密度对钙质砂的颗粒破碎。在一维各向同性压缩试验条件下,研究结果有差异对钙质砂的相对密度对颗粒破碎的影响,需要进一步的研究。此外,尽管马和赵gydF4y2Ba51gydF4y2Ba]探索下钙质砂颗粒的破碎机理不同罚款内容和指出,当细内容是小于或等于30%,土壤混合物(钙质砂和细粉碎石英粉砂)展览一个独特的压缩线钙质砂的大量破损。还有一些研究钙质砂的混合物的压缩行为和石英砂。此外,钙质砂的颗粒破碎的机械机制应该准确地从微观的角度分析,以及粒子之间的数学关系破裂,压力水平,相对密度需要建立。gydF4y2Ba
3.2。三轴剪切试验gydF4y2Ba
3.2.1之上。三轴单调剪切试验gydF4y2Ba
在三轴剪切下,钙质砂的颗粒破碎不会无限期地增加,但最终往往是常数。颗粒破碎的影响和控制,以及积极与围压和剪切应变gydF4y2Ba50gydF4y2Ba,gydF4y2Ba52gydF4y2Ba]。低围压下的应力-应变曲线显示应变软化和应变硬化高围压下,而相对密度对颗粒破碎的影响小于的围压(gydF4y2Ba49gydF4y2Ba]。Zhang et al。gydF4y2Ba53gydF4y2Ba)提出了一个双曲函数和一个反向s型函数来描述prepeak部分和postpeak部分钙质砂的应力-应变曲线,分别。然而,围压的数学模型,剪切应变,粒子破碎仍不清楚。研究表明,在三轴剪切过程中,粒子破碎的程度密切相关的吸收塑性应变(gydF4y2Ba54gydF4y2Ba]。基于单调三轴剪切试验,于gydF4y2Ba55gydF4y2Ba)建立了双曲线模型连接相对粒子破碎和分形维数与单位体积塑性应变的粒子,这被认为是最可靠的方式解释粒子破碎的能量消耗特点。虽然这种方法被认为是土壤的分形特征,它是不适合循环剪切。gydF4y2Ba
此外,颗粒破碎对剪切强度的影响主要是表现在膨胀的能量耗散和抑制粒子破碎(gydF4y2Ba48gydF4y2Ba]。消耗的能量粒子的破碎险是一种功能gydF4y2BaBgydF4y2BargydF4y2Ba或抗压强度,钙质砂的颗粒破碎的影响强度先增加然后随围压增大而减小,最后趋于稳定。膨胀的影响在其强度明显强于粒子破碎在低围压,逐渐弱于粒子的破碎与围压增加(gydF4y2Ba19gydF4y2Ba,gydF4y2Ba56gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba58gydF4y2Ba]。一些研究还表明,粒子形状剪切收缩起着关键作用的金沙集团和粒子破碎有重大影响的剪切反应钙质砂在膨胀。粒子断裂主要发生在膨胀阶段,可以抑制膨胀行为(gydF4y2Ba16gydF4y2Ba,gydF4y2Ba47gydF4y2Ba,gydF4y2Ba59gydF4y2Ba,gydF4y2Ba60gydF4y2Ba]。此外,张和罗(gydF4y2Ba61年gydF4y2Ba]讨论了颗粒破碎对钙质砂的膨胀变形和临界状态,提出了膨胀方程考虑颗粒破碎,并发现粒子破碎显著影响临界状态线,这与电影和Coop的结论是一致的gydF4y2Ba62年gydF4y2Ba),但仍有缺陷在决定粒子在外力作用下的破损的程度。此外,颗粒破碎将不仅改变了钙质砂的抗剪强度gydF4y2Ba55gydF4y2Ba),但也改变了临界状态线的位置和摩擦角(gydF4y2Ba62年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba63年gydF4y2Ba]。电影和鸡笼gydF4y2Ba62年gydF4y2Ba确实发现,由于粒子破碎,钙质砂的临界状态线并不是独一无二的,但随着粒子破碎的增加。不幸的是,这篇文章没有建立一个定量粒子破碎和临界状态之间的关系。与此同时,他et al。gydF4y2Ba63年gydF4y2Ba)指出,峰值摩擦角,关键的摩擦角,gydF4y2BaBgydF4y2BargydF4y2Ba遵循幂函数和线性函数。虽然粒子破碎和临界状态线之间的关系已经定性分析,粒子破碎的钙质砂的影响因素很复杂,及其影响机理和本构关系在很大程度上仍未知。gydF4y2Ba
尽管有许多研究研究钙质砂的力学性质,都集中在强度变形关系,忽略了时间变形的影响钙质砂(gydF4y2Ba50gydF4y2Ba,gydF4y2Ba64年gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba66年gydF4y2Ba]。Lv et al。gydF4y2Ba64年gydF4y2Ba)发现,钙质砂在一般应力条件下的蠕变行为主要是由于粒子联锁。Zhang et al。gydF4y2Ba67年gydF4y2Ba)认为变形引起的钙质砂的精炼和孔隙的填充是蠕变的主要原因,并指出随着时间的增加相对粒子破碎并不是显而易见的。然而,这对钙质砂的蠕变特性的研究主要集中在现象的分析,以及钙质砂的蠕变模型尚未建立。因此,王、马、王等。gydF4y2Ba65年gydF4y2Ba吴,陈、曹国伟和et al。gydF4y2Ba68年gydF4y2Ba)建立了一个实证钙质砂的蠕变模型和相信钙质砂的颗粒破碎是时间,和粒子的运动和重组,粒子滑,颗粒破碎是蠕变的主要原因。同时,曹你们(gydF4y2Ba66年gydF4y2Ba)提出了一种新的四个参数蠕变模型和蠕变应变与时间有关,偏应力,有效围压,可以提供更好的钙质砂的蠕变过程的数学描述。由于岩土材料的重要的流变效应,是非常重要的建立strength-time-deformation关系和半经验的蠕变本构模型考虑钙质砂的颗粒破碎。gydF4y2Ba
现有的研究主要是基于一个简单的测试方法,关注粒子破碎和膨胀行为之间的关系,能量耗散法,物理性质(粒径、颗粒形状和孔隙度),测试条件(轴向应变、应力比或围压)、应力路径、排水条件(排水和不排水抗剪)。然而,加载模式有显著影响钙质砂的颗粒破碎gydF4y2Ba69年gydF4y2Ba]。因此,于(gydF4y2Ba55gydF4y2Ba]提出了一种单调的双曲线模型测试关联相对破碎的塑料粒子破碎工作单位体积,但这个模型不能适用于循环测试。这主要是由于不同的机制为钙质砂颗粒破碎引起的加载模式。与此同时,钙质砂三轴剪切情况下容易断裂比一维压缩下gydF4y2Ba33gydF4y2Ba]。一维压缩之间的主要区别,单调剪切和循环剪切是钙质砂颗粒之间的相对运动是有限的和接触力很大。粒径范围的分布规律是相似的在不同加载模式,但在粒子破碎过程中产生的新粒子的分布是不同的gydF4y2Ba70年gydF4y2Ba]。此外,现有的研究主要集中在细粒度的大小范围(钙质砂)珊瑚礁沉积物,很少考虑到相关研究石灰碎石颗粒的力学性能(gydF4y2Ba19gydF4y2Ba,gydF4y2Ba71年gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
3.2.2。三轴循环剪切试验gydF4y2Ba
粒子破碎的程度是不同排水条件下明显不同(排水和不排水抗剪),Qademi和鸡笼gydF4y2Ba72年gydF4y2Ba)进行了三轴不排水循环剪切测试钙质砂在狗的湾,发现颗粒破碎引起的交变载荷远低于单调加载下。然而,萨勒姆et al。gydF4y2Ba14gydF4y2Ba)认为没有显著差异的钙质砂颗粒破碎Dabaa北部海岸的单调和循环荷载作用下埃及,并指出粒子破碎几乎没有影响有效围压范围和正常压力。这主要是由于计算的值gydF4y2BaBgydF4y2BargydF4y2Ba范围从0.01到0.02 (1.09%)(2.23%)。因此,建议开展钙质砂的单调和循环三轴剪切试验,分析了功能有效围压之间的关系,正常的压力,粒子破碎。此外,周et al。gydF4y2Ba73年gydF4y2Ba]提到,颗粒形状扮演更重要的角色在不排水单调和循环剪切过程中松散的钙质砂颗粒破碎。这主要是因为破碎潜力很低在这种情况下,测试结果不表现出明显的趋势压碎值和固结应力比之间的关系。排水试验条件,唐纳休et al。gydF4y2Ba13gydF4y2Ba]发现粒子破碎和体积应变从狗的钙质砂湾主要发生在最初的阶段,和颗粒破碎程度增加而增加周期,然后逐渐减少,也相信粒子破碎的程度是与体积应变、应力水平、循环应力比和蠕变。然而,没有粒子破碎和应力-应变之间的定量模型。因此,王et al。gydF4y2Ba74年gydF4y2Ba]分析了围压的影响,循环应力比和周期的开发过程粒子破碎钙质砂在西沙,南中国海。研究结果基本上符合Donohue)等。gydF4y2Ba13gydF4y2Ba,循环剪切下钙质砂的颗粒破碎形式主要是尖角磨损,和一个函数模型粒子破碎的进化规律的初步建立。此外,于(gydF4y2Ba55gydF4y2Ba)定量分析粒子破碎通过使用相对破碎和相对分形维数,并提出一个双曲模型关联相对分形维数和相对破碎,既可用于单调和循环测试。他等。gydF4y2Ba75年gydF4y2Ba)提出了一种新的弹性模量的经验预测模型考虑颗粒破碎,可以更好地预测弹性模量钙质砂在整个压力区间。也相信,分形维数的变化可以反映颗粒破损演化的规则。gydF4y2Ba
基于上述分析和统计结果表gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,发现(1)哈丁模型主要是国内外学者用来分析钙质砂的颗粒破碎机理。的gydF4y2BaBgydF4y2BargydF4y2Ba各向同性压缩试验的小于0.1(应力水平为1.5 MPa),但是gydF4y2BaBgydF4y2BargydF4y2Ba一维压缩试验(应力水平的范围是3.2到6.0 MPa)和三轴剪切试验(应力水平在0.2到3.2 MPa)的范围在0.10和0.36之间,与选定的颗粒大小是0.25和2.00毫米。(2)影响钙质砂颗粒破碎的主要因素是应力水平(围压和法向应力)、排水条件、加载方式、体积应变,而次要因素初始固结应力状态、周期、循环应力比和蠕变。(3)粒子破碎和体积应变的钙质砂主要发生在最初的阶段,和颗粒破碎程度增加而增加周期,然后降低。(4)基于以上研究成果的分析,指出动态三轴剪切试验应该在高围压下进行,复杂的动态应力。钙质砂的功能关系复杂应力下应该建立。相对密度的影响,大型的动态特性(例如,gydF4y2BaDgydF4y2Ba> 2毫米)、钙质砂颗粒破碎的机理,应考虑与进化。gydF4y2Ba
3.3。环剪试验gydF4y2Ba
Luzzani et al。gydF4y2Ba76年gydF4y2Ba)和Coop et al。gydF4y2Ba77年gydF4y2Ba]研究了开发过程下钙质砂颗粒破碎的大型剪切应变通过一系列环剪试验。发现体积压缩颗粒破碎直接相关,而粒子破碎无法持续下去,最终趋于一个稳定的分级。然而,一些学者验证这个结论通过三轴剪切试验gydF4y2Ba12gydF4y2Ba,gydF4y2Ba52gydF4y2Ba)和一维压缩试验(gydF4y2Ba44gydF4y2Ba]。(gydF4y2Ba78年gydF4y2Ba),得到了相同的结果。此外,苗族和Airey [gydF4y2Ba42gydF4y2Ba钙质砂的颗粒破碎规律相比)在环剪切和一维压缩条件下,发现压缩剪切破碎和粉碎的机理本质上是不同的。这主要是因为,条件下的剪切试验,样品受到剪切,剪切力很大,虽然条件下的一维压缩,压缩样本,这是粒子破碎的显著差异在两个应力路径下。改变下剪切破碎大于压缩粉碎(桌子底下gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)。此外,黄等。gydF4y2Ba79年gydF4y2Ba)认为相对密度的影响和正常压力对剪切和粒子破碎钙质砂的演化特征,并发现粒子破碎主要发生从0.50到2.00毫米,导致小颗粒从0.25到0.50毫米gydF4y2Ba在gydF4y2Ba年代的大小。粒子的比例小于0.25毫米几乎不变,这是符合秦et al。gydF4y2Ba69年gydF4y2Ba和et al。gydF4y2Ba70年gydF4y2Ba]。魏et al。gydF4y2Ba80年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba81年gydF4y2Ba)主要研究了剪切带的形成、粒子破碎进化,以及纤维增强钙质砂的剪切力学行为,并提出了功能模型的相对粒子破碎和剪切应变,正常压力、初始砂粒径分布、最大粒径、剪切速率。然而,他们没有量化每个参数的贡献或参数之间的相互依赖关系。此外,根据钙质砂的粒度分布分析,大多数粒子直径小于0.074毫米仍然可以被一个小法向应力。建议选择砂的粒度限制哈丁(gydF4y2Ba82年gydF4y2Ba)可以进一步降低考虑细粒破损。gydF4y2Ba
近年来,很多学者已经使用颗粒破碎量的分析方法gydF4y2Ba83年gydF4y2Ba和相对粒子破碎比gydF4y2Ba82年gydF4y2Ba定量分析粒子破碎(表gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)。然而,这些方法是否可以直接应用于大型剪切位移下颗粒破碎以及粒度分布和形状演化的机制形成的这些方法还不清楚(gydF4y2Ba84年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba85年gydF4y2Ba]。打桩和冲击荷载下,钙质砂将进行大剪切变形。钙质砂的颗粒破碎特性和演化机制下大型剪切应变仍需要进一步研究。gydF4y2Ba
4所示。讨论gydF4y2Ba
钙质砂的剪切和压缩特性受到颗粒破碎的影响。的gydF4y2BaBgydF4y2BargydF4y2Ba平均值的钙质砂三轴剪切比,在一维压缩,而gydF4y2BaBgydF4y2BargydF4y2Ba平均值下各向同性压缩是最小的(如表所示gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)。更容易比一维压缩下,粉碎在三轴剪切破碎法有显著差异的钙质砂在剪切(即。、三轴剪切和环剪切)和压缩(即。,one-dimensional and isotropic compression) experimental conditions. Furthermore, in order to quantify the degree of particle breakage, many scholars proposed a method to measure the degree of particle breakage through a comparison of pre- and post-crushing characteristic particle size or the particle size distribution curve as the standard (as shown in Table3gydF4y2Ba和图gydF4y2Ba3gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
(一)gydF4y2Ba
(b)gydF4y2Ba
(c)gydF4y2Ba
(d)gydF4y2Ba
(e)gydF4y2Ba
(f)gydF4y2Ba
(g)gydF4y2Ba
(h)gydF4y2Ba
(我)gydF4y2Ba
李等人。gydF4y2Ba86年gydF4y2Ba)(图gydF4y2Ba3(一个)gydF4y2Ba),装等。gydF4y2Ba87年gydF4y2Ba)(图gydF4y2Ba3 (b)gydF4y2Ba),白等。gydF4y2Ba88年gydF4y2Ba)(图gydF4y2Ba3 (c)gydF4y2Ba),Biarez et al。gydF4y2Ba89年gydF4y2Ba)(图gydF4y2Ba3 (d)gydF4y2Ba),Ata et al。gydF4y2Ba39gydF4y2Ba)所有选定的特征粒径的测量标准,和内容的不同或比单一特征粒径测试之前和之后是用来测量粒子破碎的程度,但未能反映整体粒子破碎的演化规律。这个缺陷可以克服通过测量粒度分布曲线。马歇尔(gydF4y2Ba83年gydF4y2Ba)提出了破碎指数(gydF4y2BaBgydF4y2BaggydF4y2Ba)(图gydF4y2Ba3 (e)gydF4y2Ba)通过使用之间的差异的绝对值的质量百分比预处理和postcompression每个粒子组。虽然这个方法可以描述完整的颗粒破碎分布,不能通过规范化分析粒子破碎的进化程度比较。哈丁(gydF4y2Ba82年gydF4y2Ba)定义相对粒子破碎比的概念,指出,破碎粒度增加而上升的潜力,并提出关键粒子破碎粒度为0.074毫米(图gydF4y2Ba3 (f)gydF4y2Ba);醒来时et al。gydF4y2Ba90年gydF4y2Ba)选择粒子的百分比小于最小粒度原砂(例如,gydF4y2BaRgydF4y2Ba%),提出一个简单的粒子破碎系数(gydF4y2BaBgydF4y2BafgydF4y2Ba)来描述粒子破碎的程度(图gydF4y2Ba3 (g)gydF4y2Ba);Einav [gydF4y2Ba91年gydF4y2Ba]删除限制限制粒子的大小根据哈丁模型,修正粒子破碎率,提出了一种级配曲线极限状态下(图gydF4y2Ba3 (h)gydF4y2Ba);木等。gydF4y2Ba92年gydF4y2Ba)提出了分级状态指数(gydF4y2Ba我gydF4y2BaggydF4y2Ba)(图gydF4y2Ba3(我)gydF4y2Ba)基于粒度分布曲线、极限粒度曲线和最大粒径线预处理和期末测验。gydF4y2Ba
根据分析结果表gydF4y2Ba3gydF4y2Ba和图gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,该方法测量粒子破碎的程度的进化使用粒度特点是简单、实用,但它不能描述其他粒径的破损。虽然粒度分布曲线积分被认为是描述的粒度分布曲线,它不能归一化,破碎程度对不同粒径的差异无法评估。即不可能区分破碎的粒度。哈丁和Einav粒子破碎率的主要参考源学者研究砂颗粒破碎的定量描述模型;然而,它们都有缺点。哈丁的临界粒径模型0.074毫米,和所有粒子被认为是破碎成粉末粒子在任何初始等级不考虑粒子直径小于0.074毫米。Einav模型被修改的基础上哈丁模型,更符合现实。然而,由于修改后的破碎潜力取决于粒子终止分级,现有的实验技术水平并没有解决粒子终止分级的问题。因此,有必要提出一个合适的粒子破碎的测量方法。gydF4y2Ba
5。结论gydF4y2Ba
这显然文献回顾指出粒子破碎的程度,测量方法,及其影响钙质砂在不同的测试条件下的力学性能;总结了钙质砂颗粒破碎的主要结论;粒子破碎和显示当前测量方法的缺陷,有助于更好地理解粒子破碎特点和鼓励新研究钙质砂的颗粒破碎。根据评估的结果,可以得出几个结论如下。gydF4y2Ba(1)gydF4y2Ba钙质砂的颗粒破碎机理研究主要是基于一维压缩或各向同性压缩试验、三轴剪切(单调或循环)测试,和环剪试验,剪切破碎的机理本质上是不同于压缩粉碎。与一维压缩相比,钙质砂三轴剪切下更容易打破。gydF4y2Ba(2)gydF4y2Ba量化的粒子破碎主要是基于测量特征粒径和粒度分布曲线积分。虽然粒径的特点是简单,它不能描述其他的破碎颗粒大小和缺乏粒子破碎的整体理解。颗粒级配曲线的完整性考虑在粒度分布曲线,所以是不可能评估的差异进化程度的不同粉碎材料。哈丁和Einav模型沙的主要参考模型定量描述粒子破碎,但它们都有缺点。gydF4y2Ba(3)gydF4y2Ba屈服点应力的钙质砂在南中国海范围从1.6 MPa 2 MPa,而钙质砂在波斯湾的范围从0.65 MPa到1.00 MPa。在屈服点之前,钙质砂变形包括粒子之间的滑动磨损,和应变软化是由滑动剪胀变形引起的。屈服点后,随着压力增加,颗粒破碎程度先增加然后趋于稳定,变形是由粒子破碎。gydF4y2Ba(4)gydF4y2Ba在剪切应变下,粒子破碎不会无限期持续,样品最终会显示一个稳定和矿料级配、影响和控制的围压和剪切应变。此外,钙质砂的颗粒破碎是时间,和粒子的运动和重组,粒子滑,粒子破损是蠕变的主要原因。gydF4y2Ba
由于材料本身的复杂性和海洋环境,仍有许多基本问题需要进一步研究。作者建议从以下几方面开展进一步的研究。首先,研究钙质砂的颗粒破碎特性的大型剪切位移和演化机制下粒度分布和颗粒形状应该执行。其次,粒子的动态特性破损的钙质砂在高围压和循环荷载下需要进一步研究。最后,它是一个未来的研究方向提出一个合适的方法来测量碎片演化程度的钙质砂颗粒。gydF4y2Ba
数据可用性gydF4y2Ba
部分或全部数据、模型或代码生成或使用在研究可在第一作者和通讯作者。gydF4y2Ba
的利益冲突gydF4y2Ba
作者宣称没有利益冲突。gydF4y2Ba
确认gydF4y2Ba
本文研究项目的一部分,战略重点资助的研究项目的中国科学院(XDA13010203)以及通用计划中国国家自然科学基金(批准号。41572297,41572297,41877271)。gydF4y2Ba