珊瑚砂剪切性质的单剪试验研究

张宇亭1，2　纪文栋1，2　左殿军1，2　王　欢1，2

（1.交通运输部天津水运工程科学研究所港口水工建筑技术国家工程实验室，天津　300456；2.交通运输部天津水运工程科学研究所水工构造物检测诊断与加固技术交通行业重点实验室，天津　300456）

摘　要：随着“一带一路”国家战略的开展，人工珊瑚岛礁建设成为重要的发展方向。为研究珊瑚砂的剪切力学性能，对取自我国三沙市的珊瑚砂开展了不同法向应力水平下的单剪试验。研究结果表明，直剪试验中试样剪切破坏区域仅在剪切面附近分布，将其用于研究剪切作用导致的颗粒破碎是不准确的。珊瑚砂试样在单剪试验中呈现整体剪切破坏，用于研究颗粒破碎是更准确有效的方法。单剪试验剪应力峰值对应的剪切位移要显著大于直剪试验剪应力峰值对应的剪切位移。现有的土工试验标准规范尚没有明确单剪试验的中止条件，结合本次试验研究结果，建议珊瑚砂单剪试验的剪切位移应达到10mm。高水平法向应力下珊瑚砂单剪试验中颗粒破碎显著，颗粒破碎程度在整个粒径范围内呈现不规则的分布状态，存在明显的颗粒破碎优势区间；珊瑚砂的颗粒破碎随着法向应力的增加而加剧，这使得珊瑚砂剪切强度包线呈下弯趋势，通过单剪试验计算得出的珊瑚砂黏聚力c值偏大。

关键词：珊瑚砂；单剪试验；剪切位移；剪应力；颗粒破碎

作者简介：张宇亭（1985—　），高级工程师，主要从事岩土力学试验研究与土工离心机模型试验的研究工作。

基金项目：国家自然科学基金面上项目（No.41572297）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目（TKS-150103，TKS-160109）。