桩-珊瑚砂接触面剪切力学特性试验研究

珊瑚砂桩基工程在岛礁建设中备受关注,其赋存环境对桩基承载特性的影响不容小觑。为研究不同环境下桩-珊瑚砂接触面剪切力学特性,采用自主研制的温控桩-土接触面三轴试验仪,对取自南海海域的珊瑚砂进行不同温度、围压和盐度的三轴排水剪切试验。结果表明：桩-珊瑚砂接触面的剪切应力-位移曲线有明显的应变软化特征;温度对桩和珊瑚砂的表面特征影响并不显著,进而对二者接触面的剪切特性影响亦较小;围压与接触面剪切强度呈线性正相关关系,100～300 kPa围压下,由于剪切过程中珊瑚砂颗粒重排列和破碎,接触面内摩擦角减小,残余强度约为峰值强度的70%～80%,在较高围压下剪切强度损失更为显著;相对淡水环境,盐水环境一定程度上会弱化接触面的剪切强度。     

细粒含量对岛礁吹填珊瑚砂最大动剪切模量影响的试验研究

岛礁工程现场调查资料表明,吹填地层中部分区域的珊瑚砂颗粒级配曲线分布较宽,其粒组是由粗、细颗粒混合构成,比例也不尽相同.南海位于我国地震多发、频发海域,掌握珊瑚砂的动力特性对于开展岛礁场地地震反应分析就显得尤其重要.针对取自南海某岛礁的珊瑚砂-细粒混合物,开展一系列共振柱试验,探明密实度、固结压力和细粒含量对吹填珊瑚砂...     

开敞式无围堰珊瑚砂岛礁吹填施工技术

开敞式无围堰珊瑚砂岛礁吹填施工不修建临时围堰,直接吹填珊瑚砂,该工艺排水路径短,通过合理损失一部分粉细珊瑚砂,避免细颗粒累积,有效降低吹填体含泥量。通过在马尔代夫机场岛工程中应用无围堰珊瑚砂岛礁吹填施工技术,总结施工工艺流程、挖泥船选型原则、吹填工效控制措施、地基处理技术等。该工艺海上作业量少,安全环保,工程风险与成本低。     

珊瑚岛礁场地非线性地震反应特征分析

南海珊瑚岛礁的地震安全问题是一个亟需解决的基础性科学问题。以某南海珊瑚岛礁为研究对象,开展了16组饱和珊瑚砂试样的动三轴试验,发现采用修正Matasovic本构模型描述珊瑚砂的动剪切模量折减和阻尼比增长特性是适宜的,并给出了相应的模型参数。详细考虑岛礁场地的工程地质特性和珊瑚砂的动力非线性特性、自由场非均匀网格划分和人工边界条件,尤其强调了土体应力–应变滞回曲线的不规则加卸载准则,建立珊瑚砂岛礁场地的二维非线性地震反应分析模型,分析了珊瑚岛礁场地峰值加速度放大系数的空间变异特征、地表加速度反应谱的谱形与持时特征。结果表明:①峰值加速度随场地高程的增加总体上呈增大的趋势,10 m以浅放大效应显著,灰沙岛和港池区域尤为显著;②基岩输入地震动频谱特性对珊瑚岛礁地表谱加速度的谱形影响显著,地表谱加速度在周期小于0.7 s部分的反应非常显著。③地表地震动持时较之输入地震动持时均有所减小,地形地貌特征对地表地震动持时有一定程度的影响。该研究结果对南海类似珊瑚砂岛礁军事和民事功能设施的抗震分析具有借鉴意义。     

软弱珊瑚砂地基加固研究进展

软弱珊瑚砂地基加固是实现岛礁安全稳固建设目标的关键。系统归纳了珊瑚砂的压缩、剪切、破碎及液化特性,梳理对比了振冲法、强夯法和桩基础加固等物理密实加固与无机材料注浆、微生物灌浆和有机高分子注浆等注浆加固的加固机理和效果,指出亟需研发环境适应性良好的岛礁珊瑚砂地基快速加固新材料、新技术、新工艺。     

海水-珊瑚砂混凝土力学性能及微结构演变

以珊瑚砂为细集料,采用海水拌合,制备海水拌合珊瑚砂混凝土。针对珊瑚砂特殊物理化学特性,采用合理配合比设计,制备出工作性能优异的海水珊瑚砂混凝土。采用XRD、TG-DSC和SEM等微观测试技术,揭示海水拌合珊瑚砂混凝土力学性能发展及微结构演变规律。     

远洋吹填珊瑚砂岛礁机场建造关键技术研究与应用

远洋吹填珊瑚砂岛礁机场建造关键技术研究与应用依托于马尔代夫维拉纳国际机场改扩建工程,形成了开敞式无围堰珊瑚砂岛礁吹填技术、远洋岛礁地貌条件下新吹填陆域护岸工程技术、机场跑道吹填珊瑚砂地基处理及变形控制技术、机场跑道水泥稳定基层珊瑚砂砾应用技术等四项关键技术,实现了远洋珊瑚砂吹填岛礁机场的高效建造,为同类珊瑚砂地质条件下岛礁机场建造工程提供了可供借鉴的工程案例.     

饱和方式对珊瑚砂力学特性影响试验研究

由于珊瑚砂特殊的形成环境,造成了其多孔隙且存在内孔隙、颗粒强度低、易破碎等特征,致使其饱和过程中难以达到较高的饱和度.针对易忽视的珊瑚砂饱和问题,利用三轴剪切试验对不同饱和方式下珊瑚砂的力学特征进行研究.结果表明:使用抽真空饱和法达到饱和状态的珊瑚砂峰值强度和滑动摩擦角最大,浸泡饱和法居中,反压饱和法最小;随有效围压的...     

矿物掺合料对珊瑚砂混凝土性能的影响

该文以珊瑚砂作为细骨料来配制C30珊瑚砂混凝土,研究了粉煤灰、矿粉、偏高岭土对珊瑚砂混凝土的力学性能、氯离子扩散系数影响规律,并通过XRD、TG对其微观机理进行初步分析。研究结果表明,掺加粉煤灰会降低珊瑚砂混凝土的强度,矿粉对于珊瑚砂混凝土的强度影响较小,而掺加偏高岭土会明显提高珊瑚砂混凝土的抗压强度和降低氯离子扩散系数,减少Ca(OH)_2的含量,使珊瑚砂混凝土的渗透性能得到优化。     

珊瑚砂混凝土配制技术研究

利用珊瑚砂取代天然河砂进行了混凝土的配合比设计,系统研究了水胶比、砂率和胶凝材料用量三个因素对珊瑚砂混凝土性能的影响,并通过XRD、SEM和TG-DSC等测试手段对珊瑚砂混凝土和河砂混凝土的微观结构进行了对比分析。试验结果表明,珊瑚砂混凝土的抗压强度随着水胶比的增大而减小,随着砂率的增大先减小后增大,随着胶凝材料用量的增加先增大后减小,在胶材用量为420 kg/m~3时,抗压强度达到最大值;珊瑚砂混凝土和河砂混凝土的28 d水化产物基本相同,都含有氢氧化钙Ca(OH)_2,钙矾石AFt,碳酸钙CaCO_3和C-S-H凝胶。珊瑚骨料内部多孔的微观结构使得珊瑚骨料-水泥浆体的界面黏结力较普通骨料-水泥浆体的界面黏结力大,大大改善了界面结构性能。     

建筑物下珊瑚砂地基动力响应振动台模型试验研究

随着岛礁建设的快速发展,珊瑚砂地基抗震安全尤为重要。为揭示珊瑚砂地基和建筑物地震响应特性,开展了地震动作用下不同密实度的可液化珊瑚砂地基上3层框架结构的振动台模型试验,对孔隙水压力、加速度、位移和动应变等动力响应进行测试和分析,并与可液化石英砂场地进行对比。结果表明,相同相对密实度和相近颗粒级配下,珊瑚砂场地相比石英砂场地更难以液化。两种砂场地液化程度均随埋深增大而减小,随与建筑物距离增大而增大。液化后的珊瑚砂场地模型地基相比石英砂场地仍然具有一定的剪切传递能力,这种差异随地基埋深的增加逐渐减弱。珊瑚砂场地液化后建筑物倾斜度、最终沉降和立柱动应变相比石英砂场地均较小。不同相对密实度的珊瑚砂与石英砂场地液化性能存在一定的差异。     

珊瑚骨料混凝土力学性能的影响因素研究

珊瑚碎屑广泛分布我国的南海岛屿,成为南海群岛这个特殊环境下混凝土粗骨料的一个重要来源.本文研究了水泥用量、用水量、砂率和珊瑚用量对珊瑚骨料混凝土力学性能的影响,为珊瑚碎屑的使用提供科学依据.     

机场跑道水泥稳定珊瑚砂基层应用及施工控制技术

依托马尔代夫维拉纳国际机场改扩建项目,充分考虑地理区域特征,就地取材,将场道底基层设计为7d无侧限抗压强度为2. 5MPa的水泥稳定珊瑚砂,针对珊瑚砂的特性,结合数字化施工技术,从土基层施工,水泥稳定珊瑚砂混合料拌合、运输、摊铺、碾压及养护等方面分析并总结水泥稳定基层珊瑚砂(砾)应用及施工控制技术,达到降低成本、节约资源、绿色环保的效果,具有显著的经济效益和社会效益。     

珊瑚砂和陶粒填料曝气生物滤池处理生活污水的对比

将珊瑚砂作为曝气生物滤池(BAF)的填料,能有效节省岛礁生活污水处理设施的建设成本。以陶粒填料BAF为参照,在分析珊瑚砂理化性质基础上,对比研究珊瑚砂和陶粒两种填料BAF处理生活污水的效能,明确了珊瑚砂填料BAF的技术特点。珊瑚砂表面粗糙,其主要元素为Ca、O、C,适于作为BAF的填料。陶粒填料BAF较珊瑚砂填料BAF对COD和NH_3-N的去除效果更好,且前者较后者有更高的氧利用率。珊瑚砂填料BAF适于COD容积负荷较低的情况,具有良好的同步硝化反硝化性能。当COD容积负荷5.2 kg/(m~3·d)时,珊瑚砂填料BAF对COD的去除效果优于陶粒填料BAF。在水力负荷较低(0.2 m/h)的条件下珊瑚砂填料BAF中发生了NO_2~--N的积累,存在更多的短程反硝化过程。珊瑚砂填料BAF更适于生活污水的深度处理。     

砂掺量对珊瑚砂微生物固化效果的影响

对不同标准砂掺量的珊瑚砂进行微生物固化,通过对固化体的渗透特性、无侧限抗压强度、应力-应变曲线特征、抗拉强度和微观结构等方面的分析,研究砂掺量对珊瑚砂微生物固化效果的影响。试验结果表明:在相同条件下,不同砂掺量的珊瑚砂均可经微生物固化反应形成一个整体;随固化用砂中标准砂掺量的增多,试样的初始渗透性增大,固化周期变长;不同砂掺量试样的无侧限抗压强度应力-应变曲线均呈现为三段:压密阶段、塑性变形阶段和破坏阶段;微生物固化反应生成物对珊瑚砂包裹效果好,连接致密,排列规则,而对标准砂包裹效果差,排列松散;按这一规律适当比例混合珊瑚砂和标准砂可以改善固化体力学性能。试验中砂掺量为33.3%时抗拉强度达到最高;砂掺量为66.7%时无侧限抗压强度达到最高;砂掺量为50%时,试样的力学性能较差。     

马尔代夫吹填珊瑚砂地基现场试验研究

随着人类活动向海洋深入,岛礁工程建设涉及到越来越多的吹填珊瑚砂地基。本文以马尔代夫某吹填珊瑚砂房建工程为研究背景,利用现场载荷试验和标准贯入试验,探究并分析了吹填珊瑚砂地基的承载特性和评价方法。试验结果表明,吹填珊瑚砂地基的荷载—沉降曲线可分为两个阶段:比例变形阶段和破坏阶段,地基承载力特征值为130kPa,变形模量为14.9MPa,压缩模量为16.6MPa。吹填珊瑚砂地基荷载的传递深度为1倍的承压板宽度,水平传递范围随着深度的增加而增加,传递扩散角约为38.7～45°。根据标贯击数计算吹填珊瑚砂地基承载力的经验公式可取fk=11N。研究结果可为岛礁工程建设评价吹填珊瑚砂地基承载力提供一定的借鉴和参考。     

微生物珊瑚砂桩单桩复合地基承载特性研究

通过微生物珊瑚砂桩单桩复合地基模型试验,研究了褥垫层厚度和桩间珊瑚砂相对密实度对微生物珊瑚砂桩单桩复合地基承载特性的影响。试验结果表明:褥垫层厚度从1 cm增加到5 cm,复合地基承载力在桩间珊瑚砂相对密实度分别为44%、56%、70%时分别提高了91.8%、45.6%、31.0%,土压力分布均匀性等也得到了改善;桩间砂相对密实度从44%增加到70%,褥垫层厚度分别为1 cm、3 cm、5 cm时复合地基承载力分别提高了121.8%、97.4%、51.5%;微生物珊瑚砂桩侧摩阻力随相对密实度增大而略有增大;微生物珊瑚砂桩侧摩阻力随深度先增大后减小,最大侧摩阻力出现在试验桩桩深10~20 cm之间;建议微生物珊瑚砂桩复合地基褥垫层厚度为0.6倍桩径。试验结果可为微生物珊瑚砂桩复合地基的工程运用提供参考。     

三轴剪切下珊瑚砂颗粒破碎规律及强度特征

珊瑚砂广泛分布于我国南海岛礁,其性质与普通砂有明显的差异,主要体现在颗粒具有显著的破碎特征。为进一步研究珊瑚砂的破碎特征和破碎对其强度特征的影响规律,本研究通过控制相对密实度、含水率和围压等多种初始条件展开三轴固结排水(CD)的剪切试验。结果表明:珊瑚砂颗粒破碎会根据相对密实度以及围压的逐渐增大而增大,随着含水率的增大而先增大后减小,但是随围压的增大,颗粒的破碎不会无限制增大,当到达一定程度时会逐渐趋于停止;在相对密实度保持一定时,珊瑚砂的内摩擦角会依据含水率的增大而先增大后减小。珊瑚砂大颗粒破碎形成小颗粒并嵌固在孔隙中,大小颗粒之间的相互作用及级配趋于良好,颗粒的破碎一定程度上增大了珊瑚砂的强度。此试验成果可以为岛礁珊瑚砂工程建设提供参数依据,为深入研究珊瑚砂颗粒破碎的理论提供借鉴。     

珊瑚砂混凝土性能试验研究

利用珊瑚砂取代天然河砂进行混凝土的配合比设计,系统研究了珊瑚砂混凝土的抗折强度、抗压强度、劈裂抗拉强度、干燥收缩以及早期抗开裂性能,同时用相同配合比参数的河砂混凝土进行对比。此外,还对珊瑚砂混凝土的抗氯离子渗透性、抗碳化性等耐久性以及水化产物的微观结构进行了分析。试验结果表明,珊瑚砂混凝土的抗压强度要低于河砂混凝土,而抗折强度、劈裂抗拉强度则相差不大;珊瑚砂混凝土的干燥收缩性能、早期抗开裂性能、抗氯离子渗透性以及抗碳化性均要好于河砂混凝土。珊瑚砂混凝土和河砂混凝土的28d水化产物基本相同,都含有Ca(OH)_2,钙矾石AFt,CaCO_3和C-S-H凝胶。珊瑚砂由于其凸凹多孔,使得其界面过渡区的黏结力要大于河砂混凝土,这极大改善了其界面的结构性能。     

钙质珊瑚砂工程性质归纳分析

我国南海遍布着钙质珊瑚砂,与传统的石英砂相比,钙质珊瑚砂具有易破碎、高压缩和低强度等特性,因此,工程建设中需要给予特殊关注。为了便于工程应用,对国内外钙质砂的物理力学特性进行了归纳分析,如颗粒成分、颗粒比重、颗粒级配、不均匀系数、最大最小干密度、有效内摩擦角等参数,为后续工程建设提供了参数来源和参考依据。