岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (S1): 341-349.doi: 10.16285/j.rsm.2022.0170

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

稳态剪切条件下中国南海软黏土的相态转变特性及流变模型

刘杰锋1,李飒1,段贵娟2,王奕霖1   

  1. 1. 天津大学 建筑工程学院,天津 300350;2. 华东勘测设计院有限公司,浙江 杭州 311100
  • 收稿日期:2022-02-16 接受日期:2022-09-19 出版日期:2023-11-16 发布日期:2023-11-17
  • 通讯作者: 李飒,女,1970年生,博士,教授,博士生导师,主要从事海洋岩土方面的教学和研究工作。E-mail: lisa@tju.edu.cn E-mail:ljf_187@tju.edu.cn
  • 作者简介:刘杰锋,男,1993年生,博士研究生,主要从事岩土工程方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金重大项目(No.51890911)

Phase transition properties and rheological model of soft clay in South China Sea in steady rheological tests

LIU Jie-feng1, LI Sa1, DUAN Gui-juan2, WANG Yi-lin1   

  1. 1. School of Civil Engineering, Tianjin University, Tianjin 300350, China; 2. Huadong Engineering Corporation Limited, Hangzhou, Zhejiang 311100, China
  • Received:2022-02-16 Accepted:2022-09-19 Online:2023-11-16 Published:2023-11-17
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51890911).

摘要: 海底沉积物在流变剪切过程中相态转变特性的研究和流变模型的建立对海底构筑物的安全评估具有重要意义。以中国南海软黏土为原材料,制备了5组不同含水率的试样,采用MCR302流变仪开展了一系列不同环境温度条件下的流变试验。试验结果表明,随剪应变的增大,剪应力呈现先快后慢的增大规律,而表观黏度呈现先快后慢的减小规律。剪应力和表观黏度随含水率的增加而较小,随温度的降低而提高。在流变剪切过程中软黏土出现了相态转变,其相态转变可利用动态和静态屈服应力进行划分,并根据试验结果建立了动态和静态屈服应力的模型。此外根据试验结果,还建立了考虑含水率和温度影响的南海软黏土Dual-Bingham流变模型,并验证了模型的可行性。研究结果可以为南海海底构筑物稳定的数值模拟提供基础模型。

关键词: 南海软黏土, 相态转变, 含水率, 温度, 流变模型

Abstract: Study on the phase transition properties and rheological model of submarine sediments during rheological testing is of great significance to the safety assessment for submarine structures. Using the soft clay in South China Sea, five group samples with different water contents were prepared, and a series of rheological tests under different temperature was carried out using the MCR302 rheometer. The results show that shear stress increases rapidly then increases slowly with increasing shear rate, while apparent viscosity decreases rapidly then decreases slowly. The shear stress and apparent viscosity decrease with increase in water content, and they increase with decrease in temperature. Phase transition happens in soft clay during shearing and can be divided into static and dynamic yield stresses, and the models for static and dynamic yield stresses were established on the basis of experimental results. In addition, Dual-Bingham rheological model considering effects of water content and temperature for soft clay from South China Sea was established, and the efficiency of model was verified. The results of this paper can provide basic model for the numerical analysis of submarine structure stability in South China Sea.

Key words: soft clay in South China Sea, phase transition, water content, temperature, rheological model

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