近日，南京工业大学岩土工程研究所课题组在《Applied Ocean Research》期刊发表了题为“Development characteristics of excess pore water pressure in saturated marine coral sand based on shear strain characteristics: An experimental study”（基于剪切应变特征的饱和海相珊瑚砂土超孔压发育特征的实验研究）的学术论文。本研究通过GDS空心圆柱扭剪试验系统探究了饱和海相珊瑚砂中超孔压发展规律，证实其受细粒含量、相对密度与循环应力比共同控制，并建立了以剪应变为核心的统一预测模型。
https://doi.org/10.1016/j.apor.2023.103594
*论文版权归原作者和出版方所有，本文仅为学习交流。
以下是对这项成果的简要介绍：
论文摘要
利用空心圆柱扭剪仪，实验研究了饱和海相珊瑚砂中超孔隙水压力（EPWP）的发展特性。这些珊瑚砂试样在不同非塑性细颗粒含量（FC）、相对密度（Dr）和循环应力比（CSR）条件下进行了测试。各向同性固结条件下的实验室循环扭剪试验表明，EPWP比值（Ru）随循环次数（N）的增长速率随FC和CSR的增加而增大，但随Dr的增加而减小。此外，FC的显著增加会降低海相珊瑚砂的循环抗力比（CRR）。在给定的Dr和FC条件下，不同CSR下试样的Ru与剪应变幅值（γa）之间存在唯一关系。进而，建立了一个基于剪应变特性的孔隙水压力评价模型。实测结果表明，EPWP模型参数A为土体特定常数，而经密度修正的EPWP模型参数B/(Dr)^1.5与等效骨架孔隙比(e∗sk)之间存在单一的负幂函数关系。
试验设备
本研究使用了GDS空心圆柱扭剪试验系统HCA等设备。
空心圆柱扭剪系统通过控制施加到土样上的三个主应力的大小和方向，可以给土样施加十分复杂的应力路径。可选动态和静态的系统以及局部的小应变测量。GDS空心圆柱系统可用于多种试验，包括本构模型的验证，地震活动中土体动力响应研究。
相关图表
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结论
对不同细粒含量（FC）、相对密度（Dr）和循环应力比（CSR）值下饱和珊瑚砂土中EPWP的发育特征进行了实验研究。主要结论如下：
FC、Dr 和 CSR 的变化显著影响 EPWP 比值 Ru 随循环次数 N 的发展速率。FC 增加、Dr 减小或 CSR 增大，均会提高 Ru 随 N 的增长速率；其中，Dr 与 FC 对 EPWP 发展的影响程度大于 CSR。
饱和珊瑚砂在不同的Dr、Fc和Csr值下的Ru随剪切应变幅值γa呈现“尖峰-平滑”的发展模式，且Ru与γa之间存在着弧形的相关关系，同时，FC的增大显著降低了珊瑚砂的CRR值。
提出了一个基于剪切应变特性的EPWP发展预测模型，其中EPWP模型参数A是一个与土壤性质相关的常数，对于所测试的海洋珊瑚砂取2/3。经密度修正的EPWP模型参数B/(Dr)1.5与孔隙率(e∗SK)呈单一负幂关系。
