含气海洋软土的水力特性试验研究及本构建模
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51909287
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:27.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0905.水工岩土工程
- 结题年份:2022
- 批准年份:2019
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2020-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:--
- 关键词:
项目摘要
The widely distributed soft soils in the nearshore and offshore areas of China pose enormous challenges to the development and utilization of underground and marine spatial space. The degradation of the organic matter present in these soils produces biogas which makes their hydro-mechanical behaviour extremely complex. Experimental difficulties to measure the gas pressure inside discrete gas bubbles have brought to accept the unrealistic assumption that the gas pressure and the water pressure are equal. By doing so, the capillary pressure effects are neglected thus causing uncertainty and misconceptions in interpreting the experimental data and in developing constitutive models for gas-bearing soft soils. In this project the typical soft clay from the Guangdong-Hongkong-Macao Greater Bay Area is used as reference soil. Artificially charged gassy samples will be prepared and tested in triaxial apparatuses. A new experimental methodology will be adopted to quantify directly the pore gas pressure and degree of saturation in gas-bearing soft soils. Overcoming this strong limitation represents a research breakthrough which allows to extend the framework of unsaturated soil mechanics to gas-bearing soft soils. Knowledge of the pore gas pressure can substantiate the adoption of an equivalent “soil-water characteristic curve” for gassy soils with the gas pressure as additional variable. This allows to establish a new constitutive model for unsaturated gas-bearing soft soils. The second part of the project focuses on validating a new constitutive elastic-plastic framework for gas-bearing soft soils based on the experimental results of the first part. The experimental and numerical results of this project will improve the geotechnical knowledge on gas-bearing soft soils mechanics, and provide a scientific basis for the construction and maintenance of engineering civil infrastructures founded on gas-bearing soft soils.
广泛分布于近岸和离岸的海洋软土给我国地下和海洋空间开发利用带来了巨大的挑战。软土中有机质降解产生的游离相生物气使软土的水-力特性更加复杂。由于游离气泡内的孔隙气压力无法直接测量,以往的研究中一般假定孔隙气压力等于孔隙水压力,忽略了作用在土颗粒上的表面张力,给试验结果的解释和模型建立带来了很大的不确定性。本项目以分布于粤港澳大湾区的典型软土为主要研究对象,人工制备含气软土试样并开展一列的室内试验,改进试验方法获取含气土中孔隙气压力和饱和度的信息,量化含气土中表面张力对强度的贡献;基于非饱和土力学理论,引入将孔隙气压力作为变量的“水土特征曲线”,建立新的非饱和含气软土弹塑性本构模型;开展数值模分析并验证理论模型。本项目成果将进一步完善含气软土力学的理论,同时为以软土为地基的工程设施的建设和维护提供科学依据。
结项摘要
广泛分布于近岸和离岸的海洋软土给我国地下和海洋空间开发利用带来了巨大的挑战。海洋软土致灾机理主要包括强度和变形两方面。软土中有机质降解产生的游离相生物气使软土的水-力特性更加复杂。本项目以分布于粤港澳大湾区的典型软土为主要研究对象,开展了系列的试验,揭示了干旱气候作用下土体水分蒸发-收缩-结构演化规律及其耦合作用关系;阐明了干旱气候作用下土体工程性质(压缩/渗透特性)响应; 阐明了土中植物纤维对土体工程性质灾变过程的影响。针对含气土改进试验方法获取含气土中孔隙气压力和饱和度的信息,量化含气土中表面张力对强度的贡献;基于非饱和土力学理论,引入将孔隙气压力作为变量的“水土特征曲线”,建立新的非饱和含气软土弹塑性本构模型。本项目成果进一步完善含气软土力学的理论,同时为以软土为地基的工程设施的建设和维护提供科学依据。本项目出版英文专著1项,完成SCI收录论文6篇,EI文章1篇,获得中国和美国发明专利各1项,获得实用新型专利3项。
项目成果
期刊论文数量(6)
专著数量(1)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Gas exsolution and gas invasion in peat: a proposal towards a comprehensive modelling framework
泥炭中的气体逸出和气体侵入:综合建模框架的建议
- DOI:--
- 发表时间:2020
- 期刊:Géotechnique Letters
- 影响因子:--
- 作者:H. F. Zhao;S. Muraro;C. Jommi
- 通讯作者:C. Jommi
利用铝-有机质絮状物降低渗透系数的试验研究
- DOI:--
- 发表时间:2020
- 期刊:岩土力学
- 影响因子:--
- 作者:赵红芬;周志鑫
- 通讯作者:周志鑫
The effect of soil fabric on shrinkage behaviour and microstructure evolution of soft soils upon drying
土壤结构对软土干燥收缩行为及微观结构演化的影响
- DOI:10.1139/cgj-2021-0421
- 发表时间:2022-09
- 期刊:Canadian Geotechnical Journal
- 影响因子:3.6
- 作者:Hongfen Zhao
- 通讯作者:Hongfen Zhao
Consequence of drying on the compression behaviour of soft clay
干燥对软粘土压缩行为的影响
- DOI:10.1007/s10064-021-02437-6
- 发表时间:2021-09
- 期刊:Bulleton of engineering Geology and the environment
- 影响因子:--
- 作者:H. F. Zhao;Y. D. Chen;Zhixin Zhou;Cai Tan
- 通讯作者:Cai Tan
Consequences of drying on the hydro-mechanical response of fibrous peats upon compression
干燥对纤维泥炭压缩时水力机械响应的影响
- DOI:10.1139/cgj-2020-0086
- 发表时间:2022-03
- 期刊:Canadian Geotechnical Journal
- 影响因子:3.6
- 作者:H. F. Zhao;C. Jommi
- 通讯作者:C. Jommi
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其他文献
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- DOI:--
- 发表时间:2013
- 期刊:有色金属(选矿部分)
- 影响因子:--
- 作者:龚惠娟;陈泽智;赵红芬;汪太平
- 通讯作者:汪太平
其他文献
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