飞机荷载下珊瑚礁钙质砂路基土动力学参数与残余应变模型试验研究

In order to defend our territorial integrity and safeguard national Marine rights and interests, Marine resources development, in recent years, China's construction projects in the south China sea is being conducted at full speed. In September 2015, YongShu island, ZhuBi, mischief are built airport runway length 3000 meters large permanent island, at the same time, China is also in the XiSha expansion YongXing island airport. Reef engineering construction by leaps and bounds in our country, however, with the engineering problem of plane loads of calcareous sand dynamics problem research is imminent..In view of this, this project adopts the method of laboratory test research of coral reefs of calcareous sand under plane load dynamic characteristics. The research content mainly includes the following aspects: (1) establish the plane, pavement, roadbed, site dynamic interaction model, and analyzes the plane load amplitude frequency characteristics; (2) use the indoor dynamic triaxial test method, studies the plane load of calcareous sand reefs under dynamic stress - strain relationship and kinetic parameters change rule. (3) based on the triaxial static strength test and coral reef under long-term cyclic loading of calcareous sand dynamic triaxial test, build reefs calcareous sand subgrade soil under long-term load plane model of the residual strain. Research results will provide theoretical basis for practical engineering design and construction and validation.

为了捍卫我国领土完整，维护国家海洋权益，开发海洋资源，近年中国在南海的建设工程正在全速进行。至2015年9月，永暑岛、渚碧岛、美济岛均修建跑道长度高达3000米的大型永久岛屿机场，与此同时，中国还在西沙扩建了永兴岛机场。然而，我国岛礁工程建设突飞猛进，伴随着工程问题引出的飞机荷载作用下钙质砂动力学特性问题研究迫在眉睫。.鉴于此，本项目采用室内试验的方法研究珊瑚礁钙质砂在飞机荷载作用下的动力学特性，研究内容主要包括以下方面：（1）建立飞机—路面—路基—场地动力相互作用数学模型，并对飞机荷载幅频特性进行分析；（2）采用室内动三轴试验方法，研究飞机荷载下珊瑚礁钙质砂的动应力—应变关系和动力学参数变化规律。（3）基于三轴静强度试验和长期循环荷载下珊瑚礁钙质砂动三轴试验，建立长期飞机荷载下珊瑚礁钙质砂路基土残余应变模型。研究结果将为实际工程设计与施工提供理论依据与验证。

我国南海地区分布着大量的珊瑚岛礁，不但是我国十分宝贵的领土资源，更是南海海洋资源开发和国防建设的重要战略基地。珊瑚岛礁机场路基稳定性与珊瑚岛礁钙质砂加固方法研究迫在眉睫。本项目通过室内试验方法对以下几方面进行深入研究并取得有益结果：（1）使用X射线荧光光谱分析仪和X射线衍射仪分别研究了贝壳、钙质砂、珊瑚礁的元素组成以及矿物结构，结果表明：钙质砂含元素包括Ca、Sr、Mg、Al、S等，其中元素钙含量最高，其次是Sr元素。钙质砂主要成分为文石和方解石类碳酸钙，同时含少量的镁钙方解石。（2）针对不同工况包括（围压、剪切速率、相对密度、颗粒级配等）下钙质砂力学与破碎特性研究，利用相对破碎率的概念来评价钙质砂颗粒的破碎量，获得钙质砂破碎规律，试样应力-应变关系符合无粘性颗粒材料的剪切膨胀理论，试样最大偏应力的增长与围压关系表现为，最大偏应力增长速率随着围压的增大，先减小后增大，试样的体变前期整体呈现剪缩状态，后期在低围压下表现剪胀，在高围压下表现持续剪缩。（3）应用MICP技术对钙质砂进行加固，结果表明加固效果受胶结液浓度、加固次数、菌液浸泡时间，菌液和营养盐间隔时间、营养盐注入速率等。微生物固化钙质砂强度与碳酸钙生成量直接相关，在其他条件相同时，碳酸钙生成量与加固体偏应力幅值基本成线性关系。采用合适的砂土初始密实度、适当提高胶结浓度以及胶结液中尿素的摩尔浓度比均可提高微生物固化砂样的胶结强度。研究结果为实际工程设计与施工提供理论依据与验证。