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Ｖ髑§‘掰 ＊＊目一—— 镕■————一 ■々一 中国科学院研究生院 硕士学位论文 煎丛壁鲤豳强馥班塞 ？匿？ｊ蓥拦． 、 、、指导教师延挂班塞虽．． ．．ｔ ’——＿生尉烂鼬退越鼬蜘［窦匾。、 申请学位级别——ｊ匝—±—一学科专业名称蚩圭王捏．＾ 论文提交日期趔』生５日论文替辩！ＥｔＩ＃１—垫堂当逝且■，。 培毒单位．生冒摧芏陆武握蚩土出堂班宜逝． ｉ 学位授予卑位一一一 生宦整堂院班赶生院．，。ｉ ＿ ｌ 一‘ 暑辩蛋自畚主席妻 摘要 摘要 钙质砂是一种海洋生物成因的、富含碳酸盐类物质的特殊岩土介质，在我国南海海 域有着广泛的分布。随着南海诸岛的开发和保卫的需要，尤其近十几年来对南海石油资 源的勘探和开采以及岛礁旅游业的开发，岛礁和海上现代化工程数量将日趋增多，规模 将更大。因此对钙质砂的试验与理论研究，对于指导钙质砂实际工程的设计、施工与安 全性检查，对于我国的政治、经济的发展都具有十分重要的意义。 钙质砂由于在沉积过程中大多未经长途搬运，保留了原生生物骨架中的细小孔隙等 原因。形成了土颗粒多孔隙（含有内孔隙）、形状不规则、强度低易破碎等特点。已有 的研究表明：在进行常规土力学试验时，由于内孔隙的存在，钙质砂表现出明显区别于 其它陆源砂的特性一易破碎、难饱和、高压缩等。深入研究钙质砂的内孔隙，揭示其分 布特性，进而建立微观孔隙与宏观力学性能之间的关系，对于更好的分析、理解和研究 钙质砂所表现出来的特殊的工程力学性质具有重要的意义。基于此，本文对钙质砂颗粒 及其内孔隙做了一系列试验研究，主要工作包括： １、确定内孔隙试验方法。由于钙质砂颗粒强度较低，且颗粒内含有完全封闭的内 孔隙，常规土力学制样方法无法达到孔隙试验要求。本文采用了飞秒激光冷切割法获得 颗粒平整的断面，且保留了颗粒内孔隙的分布特性，满足了试验研究要求。 ２、对钙质砂内孔隙显微试验图像进行分析，获取内孔隙的主要孔隙参数，揭示内 孔隙的分布特性。本文借助Ｍａｔｌａｂ图像处理软件，定量化对内孔隙进行了分析，并利 用分形理论对内孔隙的大小及分布特征进行了定量测定。 ３、将微观孔隙试验结果应用于颗粒强度分析。此次研究从钙质砂内孔隙的大小及 其分布特性出发。分别运用分形理论和Ｊ筒ｒⅫＩＡＫＡ．删ｓＴＲｕＭ分析方法对不同粒径 的钙质砂颗粒进行了强度分析。试验结果表明：钙质砂颗粒强度符合ｗｅｉｂｕｕ分布特征， 由内孔隙特征出发得到的Ｗｅｉｂｕｌｌ模量ｍ能很好的满足结果分析要求。 ４、初步探讨了钙质砂内孔隙对试样制饱和的影响。钙质砂在进行力学试验时，由 于试样的反复使用，最初出现的试样难以饱和问题已不明显。结合本次研究得到的内孔 隙参数，通过理论推导结合试验结果，初步分析了内孔隙对试样制饱和的影响。 ５、对本文的工作进行了总结，并对钙质砂的研究方向进行了展望。 关键词：钙质砂，内孔隙，飞秒激光，冷切割，图像处理，分形，颗粒强度 竺！！坠里 Ｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｉｎｎｅｒｐｏｒｅｉｎｃａｌｃａｒｅｏｕｓｓａｎｄ Ｈａｌ?ｙａｎｇＣｈｅｎ（ＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ） ＤｉｒｅｃｔｅｄｂｙＰｒｏｆ．Ｒｅｎｗａｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃａｌｃａｒｅｏｕｓｓａｎｄｉｓａｓｐｅｃｉａｌｒｏｃｋａｎｄｓｏｉｌｍｅｄｉｕｍｗｈｉｃｈｃｏｍｐｏｓｅｓｍｕｃｈ ｃａｒｂｏｎａｔｅａｎｄｉｓｇｅｎｅｒａｔｅｄｉｎｍａｒｉｎｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ａｎｄｉｔｉｓｗｉｓｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｉｎＳｏｕｔｈＣｈｉｎａ Ｓｅａ．Ｗｉｔｈｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎａｎｄｄｅｆｅｎｃｅｉｎｔｈｅｉｓｌａｎｄｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｆｏｒｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｆｏｓｓｉｌｏｉｌｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎａｎｄｔｏｕｒｉｓｍ，ｍｕｃｈｍｏｒｅｐｒｏｊｅｃｔｓｗｉｌｌｂｅｂｕｉｌｔｉｎｔｈｅ ｓｅａａｎｄｔｈｅｓｃａｌｅｗｉｌｌｂｅｌａｒｇｅｒ．Ｉｔｉｓｖｅｒｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｃａｌｃａｒｅｏｕｓｓａｎｄｆｏｒ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎｏｆｄｅｓｉｇｎ、ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｓｅｃｕｒｉｔｙｃｈｅｃｋ．Ｓｏｉｓｔｏｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｏｕｒｐｏｌｉｔｉｃｓ ａｎｄｅｃｏｎｏｍｙ． Ｗｉｔｈｏｕｔｌｏｎｇｄｉｓｔａｎｃｅｔｒａｎｓｐｏｒｔａｎｄｋｅｐｔｗｉｔｈｓｍａｌｌｐｏｒｅｉｎｔｈｅｇｒａｉｎ，ｃａｌｃａｒｅｏｕｓｓａｎｄｈａｓ ｔｙｐｉｃａｌｍｅｃｈａｎｉｃｓ，ｓｕｃｈａｓｍｕｃｈｉｎｎｅｒｐｏｒｅ、ｉｒｒｅｇｕｌａｒｉｔｙｓｈａｐｅ、ｌｏｗｓｔｒｅｎｇｔｈ．Ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔ ｗｉｔｈｔｈｅｅｘｉｓｔｅｎｃｅｏｆｔｈｅｉｎｎｅｒｐｏｒｅ，ｃａｌｃａｒｅｏｕｓｓａｎｄｈａｓｏｂｖ