岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (11): 3687-3694.doi: 10.16285/j.rsm.2020.0224

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基于剪切波速的海底含气沉积物卸荷扰动 与样品质量评价方法

杨志勇1, 2,王勇1, 2,孔令伟1, 2,桂彬3,陈楷文3   

  1. 1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室,湖北 武汉 430071; 2. 中国科学院大学,北京 100049;3. 桂林理工大学土木与建筑工程学院,广西 桂林 541004
  • 收稿日期:2020-03-04 修回日期:2020-06-19 出版日期:2020-11-11 发布日期:2020-12-25
  • 通讯作者: 王勇,男,1977年生,博士,副研究员,主要从事特殊土土力学与灾害防治研究。E-mail: wang831yong@163.com E-mail:zhiyongcug@163.com
  • 作者简介:杨志勇,男,1993年生,硕士研究生,主要从事含气土与非饱和土力学特性研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No. 51979269,No. 51579237)

A method for evaluating the unloading disturbance and sample quality of marine gas-bearing sediments based on shear wave velocity

YANG Zhi-yong1, 2, WANG Yong1, 2, KONG Ling-wei1, 2, GUI Bin3, CHEN Kai-wen3   

  1. 1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei 430071, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. College of Civil Engineering and Architecture,Guilin University of Technology, Guilin, Guangxi 541004, China
  • Received:2020-03-04 Revised:2020-06-19 Online:2020-11-11 Published:2020-12-25
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51979269,51579237).

摘要: 海底取样相比陆域环境具有更多的样品扰动因素,样品质量的定量评价对海洋岩土工程而言显得十分重要。基于室内不排水卸荷应力路径三轴试验和弯曲元试验,针对杭州湾海底粉细砂土,模拟海底含水溶气沉积物取样过程中应力释放所引起的扰动效应,研究样品卸荷扰动前后剪切波速的变化(Vs_lab/Vs_insitu)及其与孔隙比变化率 ( 为扰动后孔隙比的变化, 为初始孔隙比)的相关关系,探讨利用剪切波速方法来定量评价海底沉积物样品质量的可行性。结果表明:卸荷扰动后样品的剪切波速会发生显著的降低, 与卸荷幅度关系曲线呈“S型”,且卸荷扰动前后剪切波速比(Vs_lab/Vs_insitu)与孔隙比变化率( )具有良好的关联性,剪切波速法与Lunne提出的基于孔隙比变化率的样品质量评价方法具有一致性,可为海洋岩土工程中的海底沉积物样品质量评估提供借鉴。

关键词: 海底沉积物, 样品质量, 扰动, 弯曲元, 剪切波速

Abstract: Compared with the sampling on land, there are more disturbance factors on the sample in marine environment. Therefore, the quantitative evaluation of sample quality is of vital importance for marine geotechnical engineering. Based on the triaxial test of undrained unloading stress path and the bender element test, Hangzhou Bay marine fine sand was used to simulate the disturbance effect caused by stress release in the sampling process of marine water-soluble gas deposits. The change of shear wave velocity(Vs_lab/Vs_insitu) before and after unloading disturbance and its correlation with the rate of void ratio ( ) were investigated, and the feasibility of using the shear wave velocity method to quantitatively evaluate the quality of marine sediment samples was also discussed. The results show that the shear wave velocity of sand decreased significantly due to the unloading disturbance; and the change in void ratio of sand Δe presented a "S-shaped" curve with the increase of unloading amplitude. Moreover, the shear wave velocity ratio had a good relationship with the rate of void ratio before and after the unloading disturbance. The results of sample quality evaluation based on the shear wave velocity method are consistent with those from the method proposed by Lunne, which is based on the change rate of void ratio. This work provides a beneficial reference for the sample quality evaluation of sediments in the marine geotechnical engineering.

Key words: marine sediments, sample quality, disturbance, bender element, shear wave velocity

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