在海洋巖土工程領域，軟質海洋粘土在波浪荷載作用下的力學行為一直是研究的熱點和難點。近期，溫州大學科研團隊的一項最新研究成果為我們揭開了這一領域的神秘面紗。團隊利用GDS空心圓柱扭剪儀，對有限厚度海床中的軟質海洋粘土在波浪荷載作用下的變形和非共軸特性進行了深入探究。
以下是對這項成果的簡要介紹：
研究背景
軟質海洋粘土廣泛分布于沿海地區，其高液限、高塑限和高壓縮性等特點使得在其上建造的近海基礎設施面臨嚴峻挑戰。波浪荷載會引發土體主應力軸的旋轉，進而導致應變積累、孔隙水壓上升和土體非共軸行為等一系列復雜力學現象。這些現象不僅影響土體的力學性能，還會對海上結構物的地基安全性和穩定性造成威脅。因此，準確了解海洋粘土在波浪荷載下的力學特性，對于海上基礎工程的安全設計至關重要。
波浪荷載下土體的應力狀態
圖片來源：論文截圖
研究內容與方法
本研究采用GDS空心圓柱扭剪儀，對飽和的軟質海洋粘土試樣進行了一系列不排水試驗。試驗中重點關注了垂直應力和扭矩應力之間的初始相位差（φ）以及循環應力振幅比（η）對試樣變形和非共軸特性的影響。通過精確控制應力路徑，研究人員能夠模擬波浪荷載下土體復雜的應力狀態，從而深入研究土體在主應力軸旋轉過程中的力學行為。
空心圓柱試樣的應力和應變狀態
圖片來源：論文截圖
試樣安裝過程
圖片來源：論文截圖
研究成果
變形特性：研究發現，試樣的應變分量隨初始相位差φ的增大而增大，軸向累積應變在φ=90°時達到峰值。此外，循環應力振幅比η對試樣變形也有顯著影響。當η=1.0時，試樣變形最大，表明在總應力保持不變的情況下，軸向應力和扭矩應力相互接近時，變形更加明顯。
非共軸特性：研究人員提出，要準確評估土體的非共軸性，必須同時考慮非共軸角β和應力方向與應力增量之間的夾角γ。研究結果表明，初始相位差φ越小，試樣的非共軸性越大。隨著循環應力振幅比η的增大，出現非共軸角β峰值的主應力方向α也隨之增大。
論文內容全覽
這項最新研究成果不僅為理解軟質海洋粘土在波浪荷載下的復雜力學行為提供了新的視角，還為近海巖土工程設計提供了重要的理論依據。通過深入研究初始相位差和循環應力振幅比對土體變形和非共軸特性的影響，研究人員能夠更準確地預測土體在實際工程中的力學響應，從而為海上基礎設施的安全建設和長期穩定運行提供有力保障。
論文全文可參考如下中文譯本：
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