400-700-9998
购置
克日，，，， ，，湖南科技大学 海洋矿产资源探采装备与清静手艺国家地方联合工程实验室科研团队在 《Mining Science and Technology》期刊揭晓了题为“Mechanism of low-disturbance and high-pressure-retaining sampling of seafloor sediments at 10000-meters depth and its laboratory experiment and on-site sea trials”（万米级深海底沉积物低扰动、高保压取样机理及其室内实验和现场海试研究）的论文，，，， ，，总结了他们在深海沉积物取样手艺领域的最新研究效果。。。。包括新型全海深沉积物保压取样器的设计、基于球形孔扩张理论的低扰动取芯机理研究，，，， ，，以及通过室内实验和现场海试验证取样器性能的历程。。。。
https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2025.06.001
*论文版权归原作者和出书方所有，，，， ，，本文仅为学术交流。。。。
以下是对这项效果的简要介绍：
论文概述
01
研究配景
深海海秘闻藏着富厚的油气、矿物、生物及沉积物等资源，，，， ，，获取高质量的深海沉积物样品关于开展深海地质及情形科学研究具有主要意义。。。。然而，，，， ，，深海海底结构重大，，，， ，，差别岩性沉积物的物理力学性子和抗扰动能力差别较大，，，， ，，古板取样器在取样历程中往往会扰动沉积物，，，， ，，影响样品质量。。。。因此，，，， ，，开发一种能够在深海极端情形下获取低扰动、高保压沉积物样品的取样用具有主要的科学和应用价值。。。。
02
试验要领
1
取样器设计
本研究设计了一种新型全海深沉积物保压取样器，，，， ，，其主要由取样装置、压力赔偿装置和洗濯装置组成。。。。取样器接纳自密封结构，，，， ，，能够在接纳历程中坚持样品压力，，，， ，，确保压力损失不凌驾20%。。。。取样器的基本参数包括尺寸815×475×756 mm，，，， ，，重量160 kg，，，， ，，事情水深11000 m，，，， ，，单次取样体积230 mL，，，， ，，取样深度160 mm。。。。
2
理论模子建设
基于球形孔扩张理论，，，， ，，建设了沉积物取芯径向扰动模子，，，， ，，剖析了取样器在取样历程中沉积物的应力与应变场漫衍。。。。模子中将弹塑性理论与孔隙水渗流因子相连系，，，， ，，以球孔周爆发塑性变形的沉积物半径作为评价沉积物径向扰动的指标。。。。
3
室内实验验证
搭建了沉积物扰动实验平台，，，， ，，模拟沉积物取芯历程。。。。实验中使用了GDS应力路径三轴仪，，，， ，，通过安排在沉积物内部的传感器监测取芯历程中沉积物的径向应力场和孔隙水压力转变，，，， ，，验证了扰动理论模子的准确性。。。。
4
现场海试
取样器搭载“奋斗者号”潜水器，，，， ，，在千叶-勘探加海沟9298.4 m和9142.8 m的深度举行了现场测试。。。。测试效果批注，，，， ，，取回的沉积物样品保压率划分为94.21%和92.02%，，，， ，，远高于现在深海沉积物保压率为80%的手艺标准，，，， ，，且沉积物层理特征显着，，，， ，，扰动小。。。。
03
试验结论
（1）模子验证
室内实验效果批注，，，， ，，建设的基于球形孔扩张理论的沉积物取芯径向扰动模子能够准确形貌取样历程中沉积物的应力与应变场漫衍，，，， ，，验证了模子的准确性。。。。
（2）取样器性能
现场海试效果批注，，，， ，，新型全海深沉积物保压取样器能够在万米级深海极端情形下获取高质量保压沉积物样品，，，， ，，保压率远高于现有手艺标准，，，， ，，且样品扰动小，，，， ，，层理特征显着。。。。
（3）扰动影响因素剖析
研究发明，，，， ，，沉积物的内摩擦角和泊松比对扰动的影响较小，，，， ，，而沉积物的黏聚力和弹性模量是影响扰动的主要因素。。。。别的，，，， ，，减小取样管壁厚和增添取样管内径可以有用降降低积物样品的扰动，，，， ，，提高样品质量。。。。
（4）科学意义
本研究开发的新型取样器及其低扰动取芯手艺为深海资源开发和海底科学研究提供了主要的手艺支持，，，， ，，推动了我国深海手艺的生长，，，， ，，为深海资源的开发与使用涤讪了基础。。。。
室内岩土试验装备
论文的室内岩土试验部分使用的是GDS应力路径三轴试验系统STDTTS。。。。
Fig. 11. Triaxial test setup.
部分图表
*图表版权归论文原作者和出书方所有，，，， ，，本文仅为学术交流。。。。
*图片介绍转载自：万步炎教授团队｜万米级深海底沉积物低扰动、高保压取样机理及其室内实验和现场海试研究
全海深沉积物取样器事情原理图
取样管扰动模子
径向应力和环向应力随球孔扩张中心半径的转变纪律
深海沉积物三轴(CU)试验
深海沉积物模拟取样试验平台
全海深沉积物取样器搭载在“奋斗者号”潜水器上举行海底取样试验
GDS应力路径三轴试验系统STDTTS
GDS三轴试验系统(GDSTTS) 是一款完全自动化的设计用于举行应力路径试验的三轴试验系统。。。。GDSTTS主要基于经典的Bishop & Wesley应力路径三轴压力室，，，， ，，直接控制施加于试样上的应力。。。。系统可以设置商业型、标准型或高级压力体积控制器(取决于要求的精度/ 最大压力)。。。。
适用直径38/50mm试样的压力室可施加的最大轴向荷载为7kN，，，， ，，适用直径70/100mm试样的压力室的轴向荷载最大可达25kN。。。。 该系统可用于教学和科研实验室。。。。
系统特点及优势：
主要特点 | 优点 |
每套系统都可以凭证客户的要求和预算举行设置 | 用户可以选择传感器、压力体积控制器、三轴压力室或者将部分配件集成到现有装备已抵达理想的设置要求 |
通过压力室底座的液压加载杆直接施加轴向应力 | Bishop and Wesley压力室设计专门用于举行应力路径试验，，，， ，，直接施加轴向应力也意味着更高的应力控制精度 |
GDSTTS能举行种种高级试验 | 可以全自动举行应力路径、低频循环、K0测试 |
从标准设置到高级设置可选 | GDS提供的高级三轴系统 (ADVTTS) 包括标准三轴系统的所有优点，，，， ，，且具有更高的精度和分辨率 |
随时可以升级 | 升级选项包括传感器、软件模 ？？？？？椤⑼淝测试和非饱和土测试 |
可执行的测试:
B检测、不固结不排水(UU)三轴试验、固结排水(CD)三轴试验、固结不排水(CU)试验、固结(三轴)试验、恒应力率加载(CRL)试验、恒应变速率(CRS) 试验、低速循环试验、K0试验、多级加载试验、准静态 (低速/蠕变) 试验和应力路径试验
升级选项:
笔直弯曲元 | 50, 70, 100, 150mm |
水平弯曲元 | 50, 70, 100mm |
LVDT局部应变传感器 | 50, 70, 100mm |
霍尔效应 局部应变传感器 | 38, 50, 70, 100mm |
渗透测试 | 可选 |
非饱和土测试 | 可选 |
升级完成局部应变丈量
任何GDSTTS系统都可以接纳霍尔效应局部应变传感器或LVDT传感器来升级完成局部应变丈量。。。。这两种装置都可以通过装置于试样上的轻型铝制夹持器直接丈量轴向和径向变形。。。。
霍尔效应传感器可以在压力为1700kPa的水下使用，，，， ，，而LVDT有两种：
低压型（最大可以遭受3500 kPa的压力），，，， ，，在水中使用
高压型（最大可以遭受200 MPa的压力），，，， ，，可以在非导电的油中使用
装置于试样上的 LVDT 传感器
升级到非饱和测试
任何一套GDSTTS系统都可以通过增添以下项目升级完成非饱和土试验：
装置有高进气值陶土板的非饱和土底座
1000cc高级压力/体积控制器（用于施加孔隙气压和丈量气体体变）
用于非饱和土试验的高级压力控制器
升级完成弯曲元测试
任何GDSTAS系统增添以下项目都可以升级P和S波弯曲元测试:
包括弯曲元插入物的弯曲元底座
包括弯曲元插入物的弯曲元顶帽
高速数据收罗盒
信号调理装置包括发射和吸收信号的放大器（P波和S波），，，， ，，用户可以通过软件控制增益值
GDSBES软件截图
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