https://doi.org/10.1680/jgeot.25.00422

He, S. H., Yin, Z. Y., & Ding, Z. (2025). Temperature-dependent undrained behaviour of sand in an ultra-deep marine environment. Géotechnique. Advance online publication.

*論文版權歸原作者和出版方所有，本文僅為學習交流。

以下是對這項成果的簡要介紹：

隨著深海采礦與油氣開采作業深度逐步突破3000米，亟需深入探究超深海洋環境中低溫（約5°C）與超高靜水壓力（約30 MPa）共同作用下砂土的力學行為。該環境下，低溫與高壓會顯著改變孔隙水的物理性質（如體積模量與密度）及砂土組構，可能引發海底沉積物中超孔隙水壓力的積累甚至液化風險，對工程安全構成挑戰。然而，現有研究多集中于常規壓力條件下溫度的影響，對超高靜水壓力下溫度與背壓耦合效應的認識存在明顯不足，因此系統研究此條件下的砂土不排水行為具有重要的理論與實踐意義。

本研究以福建標準砂為試驗材料，利用一套專為精確控制有效應力而設計的溫控高壓三軸儀，系統開展了不同溫度（5°C、30°C、55°C）與背壓（常規300 kPa、超高29 MPa）組合條件下的應變控制式不排水單調及循環三軸試驗。試驗通過采用高精度差壓傳感器與高分辨率圍壓傳感器相結合的獨特方案，確保了在超高背壓下對正常范圍有效應力（50–200 kPa）的精確控制與測量，從而有效揭示了超深海洋環境特有的熱-水-力耦合效應。

1. 超高背壓通過增強孔隙水產生超孔隙水壓力的能力，導致更高的超孔隙水壓力和更低的不排水強度，但不改變平面中的臨界狀態線；  

2.溫度對不排水行為的影響比背壓更顯著。低溫導致更高的超孔隙水壓力和更低的不排水強度，但不改變平面中的臨界狀態線。溫度引起的行為變化幾乎與背壓無關；

3. 砂土的狀態相關力學行為在背壓和溫度變化下保持一致，峰值和相變狀態的應力比與狀態參數之間存在唯一關系；

4.低溫和高背壓共同作用，增加了砂土在循環荷載下的液化敏感性。歸一化的超孔隙水壓力比與歸一化的循環次數關系是唯一的，不受溫度、背壓和應變幅值的影響。