針對(duì)長(zhǎng)江口航道淤泥,采用剪切應(yīng)力掃描、流動(dòng)啟始測(cè)量、剪切速率掃描和間接測(cè)量等四種典型的流變特性測(cè)量方法,對(duì)容重為1.20～1.72 g/cm³的淤泥的流變特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)比分析了由四種測(cè)量方法得到的屈服應(yīng)力值的變化范圍和各種測(cè)量方法的特點(diǎn)及其可靠性。揭示了容重對(duì)長(zhǎng)江口航道淤泥的屈服特性的影響。結(jié)果表明:長(zhǎng)江口航道淤泥具有明顯的雙賓漢體特性,可以采用Dual-Herschel-Bulkley模型定量描述。四種測(cè)量方法得到的屈服應(yīng)力值有不同差異,流動(dòng)啟始測(cè)量法得到的屈服應(yīng)力值明顯偏大,其他三種測(cè)量方法得到的結(jié)果相差較小。此外,淤泥的屈服應(yīng)力值受容重的影響顯著,隨著容重的增加而增大,且隨容重呈指數(shù)變化趨勢(shì)增長(zhǎng)。 

【文章來(lái)源】：泥沙研究. 2020,45(02)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

泥沙粒徑級(jí)配累計(jì)曲線

(1)剪切應(yīng)力掃描法采用剪切應(yīng)力掃描法測(cè)得的不同容重淤泥樣品的流變曲線如圖2所示:淤泥的剪切速率對(duì)剪切應(yīng)力的響應(yīng)可以分為四個(gè)階段。以樣品3(ρc=1.46 g/cm3)為例:(1)當(dāng)剪切應(yīng)力較小(τ<0.25 Pa)時(shí)，剪切速率極小且基本保持不變，表明此時(shí)淤泥基本不發(fā)生流動(dòng)，其變形類似于彈性固體;(2)隨著剪切應(yīng)力的增加(0.25 Pa≤τ<3.69 Pa)，剪切速率開(kāi)始緩慢增加，其增大幅度約為1個(gè)數(shù)量級(jí)。此時(shí)淤泥內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)和黏結(jié)作用開(kāi)始出現(xiàn)破壞。(3)隨著剪切應(yīng)力進(jìn)一步的增大(3.69 Pa≤τ<5.96 Pa)，剪切速率迅速增大，在很小的剪切應(yīng)力變化范圍內(nèi)，剪切速率迅速增大約2個(gè)數(shù)量級(jí)，曲線中出現(xiàn)一個(gè)剪切應(yīng)力平臺(tái)，如圖2中實(shí)線所示。此階段淤泥內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)和黏結(jié)作用遭到徹底破壞，淤泥發(fā)生流動(dòng)變形。(4)當(dāng)剪切應(yīng)力繼續(xù)增大(τ≥5.96 Pa)時(shí)，剪切速率轉(zhuǎn)而緩慢增加，剪切應(yīng)力與剪切速率關(guān)系曲線上揚(yáng)，此階段淤泥的流動(dòng)變形得到了充分發(fā)展。通常，將淤泥開(kāi)始發(fā)生流動(dòng)的臨界狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的剪切應(yīng)力視為屈服應(yīng)力。因此，圖中應(yīng)力平臺(tái)的起始點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值即為淤泥的屈服應(yīng)力，故樣品3的屈服應(yīng)力值約為3.69 Pa。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)淤泥受到的剪切應(yīng)力小于其屈服應(yīng)力時(shí)，淤泥發(fā)生彈塑性變形;一旦剪切應(yīng)力大于屈服應(yīng)力，淤泥便開(kāi)始發(fā)生流動(dòng)變形。由該方法得到的不同容重淤泥樣品的屈服應(yīng)力值列于表2。

臨界剪切應(yīng)力隨剪切速率的變化曲線(樣品3)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]黏性泥沙的物理特性與起動(dòng)應(yīng)力的流變學(xué)分析[J]. 王夢(mèng)寒,王憲業(yè),陳思明,何青.  泥沙研究. 2018(06)
[2]黏性泥沙流變特性及其臨界起動(dòng)的研究[J]. 劉潔,劉潔玉,白玉川.  泥沙研究. 2015(06)
[3]Rheological properties of dense natural cohesive sediments subject to shear loadings[J]. Wen-yu YANG,Guo-liang YU,Soon keat TAN,Hua-kun WANG.  International Journal of Sediment Research. 2014(04)
[4]河口海岸浮泥觀測(cè)技術(shù)、特性及運(yùn)移規(guī)律研究進(jìn)展[J]. 李為華,時(shí)連強(qiáng),劉猛,劉高峰.  泥沙研究. 2013(01)
[5]長(zhǎng)江河口絮凝泥沙顆粒粒徑與浮泥形成現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)[J]. 李九發(fā),戴志軍,劉啟貞,李為華,吳榮榮,趙建春.  泥沙研究. 2008(03)
[6]Rheological Properties and Incipient Motion of Cohesive Sediment in the Haine Estuary of China[J]. 白玉川,NG Chiu-on,沈渙庭,王尚毅.  China Ocean Engineering. 2002(04)
[7]長(zhǎng)江口北槽浮泥初步研究[J]. 張華,阮偉.  水運(yùn)工程. 2000(12)



本文編號(hào)：3027070