發(fā)布時間：2018-12-21 14:57

【摘要】：南中國海蘊藏著豐富的資源,是地球上資源最為豐富的地區(qū)之一,并且對于中國而言具有極其重要的戰(zhàn)略地位。海底沉積物是海水與海底的交界面,是海洋物理探測和海洋工程裝備支承基礎,為此迫切地需要了解海底沉積物的物理及力學性質。介紹海底沉積物聲學特性、物理和力學性質及其兩者之間關系的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。描述了海底沉積物三軸試驗及聲速測量的實驗原理及過程。設計了研究海底沉積物聲速與物理和力學性質關系的實驗方案,采用土力學中的三軸試驗方法測量海底沉積物的力學性質參數(shù),并同步進行聲速測量。測量海底沉積物在三軸試驗過程中的聲速數(shù)據(jù),分析聲波在海底沉積物中傳播的聲速與實驗圍壓的關系,得出海底沉積物聲速同實驗圍壓呈正相關關系的結論。測量海底沉積物的物理性質參數(shù),分析海底沉積物聲速與含水量、孔隙度、濕密度及中值粒徑的關系,得出聲速同含水量、孔隙度呈正相關關系,同濕密度、中值粒徑呈負相關關系的結論。采用土力學中的三軸試驗方法研究海底沉積物的力學性質,測量海底沉積物的破壞應力并繪制應力-應變曲線及破壞莫爾圓。測量海底沉積物的抗剪強度數(shù)據(jù),得到海底沉積物的破壞點應力值與含水量、濕密度、中值粒徑及孔隙度的關系曲線。分析得到海底沉積物破壞點應力值在含水量40%-45%之間以及在孔隙度50%-55%之間分別取得最大值的結論。對比分析表明實驗的海底沉積物樣品的力學性質與陸地的半脆性粘土相近。分析得出海底沉積物的聲速同其破壞應力和摩擦角呈正相關關系,同粘聚力呈負相關關系。計算海底沉積物實驗樣品在三軸試驗壓縮過程中靜彈性模量和動彈性模量,分析靜彈性模量和動彈性模量與海底沉積物孔隙度和聲速的關系。求得海底沉積物樣品的等效固結模量和等效固結密度,建立沉積物聲速雙參數(shù)經(jīng)驗公式,繪制沉積物的固結聲速曲面并進行預測聲速與實驗聲速的誤差比較。
[Abstract]:The South China Sea is rich in resources and is one of the most abundant resources on the earth, and has an extremely important strategic position for China. Seafloor sediment is the interface between sea water and seabed, and is the base of marine physical exploration and marine engineering equipment. Therefore, it is urgent to understand the physical and mechanical properties of seabed sediments. This paper introduces the research status of acoustic properties, physical and mechanical properties of submarine sediments and their relationship at home and abroad. The experimental principle and process of underwater sediment triaxial test and sound velocity measurement are described. An experimental scheme was designed to study the relationship between the velocity of sound and the physical and mechanical properties of submarine sediments. The mechanical properties of submarine sediments were measured by using the triaxial test method of soil mechanics, and the acoustic velocity was measured simultaneously. The sound velocity data of submarine sediment in triaxial test were measured and the relationship between sound velocity and experimental confining pressure was analyzed. The conclusion was drawn that the sound velocity of seabed sediment was positively correlated with experimental confining pressure. The physical property parameters of submarine sediment were measured, and the relationship between sound velocity and water content, porosity, wet density and median particle size was analyzed, and the positive correlation between sound velocity and water content, porosity and moisture density was obtained. The conclusion that the median particle size is negatively correlated. The mechanical properties of seafloor sediments were studied by means of triaxial tests in soil mechanics. The failure stress of seafloor sediments was measured, and the stress-strain curves and damage moire circles were drawn. The shear strength data of submarine sediment were measured, and the curves of stress value and moisture content, moisture density, median particle size and porosity of submarine sediment were obtained. The results show that the maximum values of stress at the point of submarine sediment failure are between 40% and 45% of water content and between 50% and 55% of porosity respectively. The comparative analysis shows that the mechanical properties of the samples are similar to those of the semi-brittle clay on land. The results show that the velocity of sound is positively correlated with the failure stress and friction angle, and negatively correlated with the cohesion. The static modulus of elasticity and dynamic modulus of elasticity were calculated during the compression process of marine sediment samples under triaxial test, and the relationship between static modulus of elasticity and dynamic modulus of elasticity with porosity and sound velocity of seabed sediment was analyzed. The equivalent consolidation modulus and the equivalent consolidation density of the sediment samples are obtained. The two parameters empirical formula of the sediment sound velocity is established. The surface of the consolidation sound velocity of the sediment is drawn and the error between the prediction of the sound velocity and the experimental sound velocity is compared.
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P736.21;P733

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本文編號：2389066