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钙质砂通常是指海洋生物成因的富含碳酸钙或其它难溶碳酸盐类物质的特殊岩土介质,在我国南海分布广泛。由于特殊成因,钙质砂的工程力学性质与普通陆源砂有显著差异,而且处于海洋环境中的钙质砂不可避免地受到风、浪、流、地震等动荷载的作用。因此,针对南海钙质砂开展动力学特性研究尤为必要,这对于进一步完善钙质砂力学性质研究,指导钙质海域实际工程设计和施工具有重要的现实意义和理论价值。本文利用GCTS动三轴循环剪切仪、GCTS共振柱测试仪模拟海洋环境土体的受力状态,对南海钙质砂进行了静单剪试验、循环单剪试验和共振柱试验,系统地研究了钙质砂的动力特性,并探讨了钙质砂静动力剪切特性之间的相关性,主要研究内容和研究成果如下:1、通过对称加载和不对称加载循环单剪试验,研究了钙质砂的动强度特性,探讨了相对密实度、初始固结压力、初始剪应力和循环剪应力等因素对钙质砂动强度的影响,并给出南海钙质砂动强度包络线。同时,使用初始剪应力修正系数Kα来衡量初始剪应力对钙质砂动强度的影响,并与已有钙质砂、石英砂的Kα研究成果进行对比。2、将静单剪试验结果与循环单剪试验结果进行对比,研究钙质砂静动力剪切特性的相关性。通过比较发现:循环单剪试验中每一个循环的峰值剪应力比τ/σ′v随剪应变的变化趋势与静单剪试验中剪应力比τ/σ′v随剪应变的变化趋势很接近,均符合良好的硬化型拟双曲线关系。而且,不同试验条件下的循环应力比经τPT/σ′vc归一化后,都处于一条曲线上,不受相对密实度和初始固结压力的影响。3、对南海钙质砂进行共振柱试验,研究初始固结压力、相对密实度对其动剪切模量和阻尼比的影响,并与石英砂进行对比分析。研究发现:相同的试验条件下,钙质砂的最大动剪切模量、阻尼比均大于石英砂;从总体而言,钙质砂的动剪切模量在剪应变小于10-1%时大于石英砂动剪切模量,在大于10-1%时两者趋于一致,其动剪切模量比随剪应变衰减的速度快于石英砂。根据试验结果建立钙质砂动剪切模量比、阻尼比数学模型,并结合现有钙质砂动剪切模量比及阻尼比研究成果,给出钙质砂动剪切模量比和阻尼比的变化范围,为钙质砂场地工程建设中建筑物动力稳定性分析提供依据。