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机械振动作用下淤泥液化产生的细颗粒释放机理-厦门理工学院学报
第24 卷 第1 期 厦门理工学院学报 Vol. 24 No. 1
2016 年2 月 Journal of Xiamen University of Technology Feb. 2016
机械振动作用下淤泥液化产生的细颗粒释放机理
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杨闻宇 , 喻国良
(1. 厦门理工学院土木工程与建筑学院, 福建 厦门361024 ;
2 . 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院, 上海200240 )
[摘 要] 在机械振动作用下, 利用环境扫描显微镜, 对水下淤泥样品液化前后的微观结构进行了观
测和分析, 获得了振动前后淤泥样品颗粒表面形貌. 分析结果发现, 淤泥样品在振动载荷作用后, 泥沙粒
径分布范围缩小, 平均粒径减小, 黏粒含量有所增加, 孔隙率变大. 振动载荷的作用破坏了泥沙的微观结
构, 使其释放出大量的细小颗粒, 进而影响其宏观的物理力学特性.
[关键词] 淤泥; 微观结构; 团粒; 细颗粒释放; 机械振动
[中图分类号] TV14 [文献标志码] A [文章编号] 1673 - 4432 (2016 ) 01 - 0086 - 06
天然湖泊、 河流以及人工修建的水库、 港池等地常含有大量的淤泥. 为了改善河流湖泊的水质,
保证水运航道的畅通以及水工建筑物的正常运行, 我国每年都要开展大规模的疏浚清淤工程. 淤泥含
水量高, 承载力低, 受到外界载荷后极易产生流动. 近年来研究发现, 人为的机械振动液化可以应用
[1]
到水利工程领域, 如: 喻国良等 研究发现, 将高频机械振动应用于淤泥管道输送的预处理中, 可
以提高管道输送的效率; 中国水利水电科学研究院提出防止水工闸门淤堵的振动液化技术, 用于解决
[2 ]
我国水利工程中淤堵闸门的开启问题 . 关于淤泥的液化或者流化, 可参考土壤液化机理的研究,
大多数学者都是用宏观力学的方法研究土壤液化问题, 并建立了强度和变形的模型, 给出液化的物理
机制和判别方法[3 - 4 ] . 然而, 实践经验表明, 以宏观方法得出的土壤的物理力学性质, 越来越无法满
足工程实际的需求, 而土壤的宏观工程性质在很大程度上由其微观结构所控制, 其复杂的物理力学性
质是其微观结构群体变化的集中表现. 随着电子显微技术的发展, 一些学者对淤泥微观结构进行了探
[5 ]
索, 从微观角度开展定性或定量的研究, 以图揭示淤泥的液化机理. 范家骅等 对珠江口区淤泥土
[6 ]
微观结构及其力学影响进行了分析和探讨. 丁建文 对疏浚淤泥流动固化土微观结构进行了测量,
[7 ]
并讨论了其力学特征. Gratchev 等 对循环载荷下粘性土的液化进行了微观研究, 发现易于液化的土
壤一般都有多孔的微观结构, 粘土团粒聚集在沙粒的连接处, 而不易液化的土壤一般有着紧凑的微观
结构, 粘土组成了基质. 本文应用电子显微技术, 对液化前后水下淤泥样本的微观结构进行了观测和
对比分析, 探讨了板结的水下淤泥液化前后的颗粒表面形貌、 粒径分布和孔隙率的变化, 并分析导致
以上变
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