硅藻土通常是湖沼或海洋環(huán)境下形成的微生物化學(xué)沉積物，主要成分是硅藻外骨骼化石（SiO2· nH2O），多發(fā)育在古近紀、新近紀和第四紀地層中，在全球環(huán)太平洋地震帶相鄰陸地與深海廣泛分布。獨特的生物成因造就這類(lèi)土具有特殊的物理與力學(xué)性質(zhì)，根據土質(zhì)分類(lèi)硅藻土常被歸為粉質(zhì)土，但卻具有黏性土的物性指標，表現為高比表面積(>100m²/g)，低密度 (< 1.0 g/cm³)，高含水率(最大可達 450%)以及高阿德堡值，與之不匹配的是，具有類(lèi)似砂性土的剪切阻力（有效內摩擦角可能超過(guò)45°）。因此，含硅藻化石沉積物的力學(xué)性狀常被稱(chēng)為是神秘的，目前引起了國內外學(xué)者的廣泛關(guān)注，也發(fā)展了一個(gè)新的土質(zhì)分類(lèi)體系—化石土。

　　中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所特殊土土力學(xué)組徐倚晴碩士與張先偉副研究員等，通過(guò)環(huán)境掃描電鏡、原子力顯微鏡等微觀(guān)測試技術(shù)調查了含硅藻化石沉積物的納米至微米級別的結構特征，發(fā)現硅藻骨架的中空孔隙是造成硅藻土高孔隙比與高液限值的主要原因；借助高壓等應變速率壓縮試驗，研究含硅藻化石沉積物的壓縮、回彈與水力特性，發(fā)現了大體積的內骨架孔隙與硅質(zhì)骨架是引起硅藻土具有高壓縮性與低回彈性的主要原因，同時(shí)高壓下的硅藻漸進(jìn)性破碎會(huì )進(jìn)一步提高土的壓縮潛勢；最后，耦合宏微觀(guān)分析，提出一個(gè)能夠反映硅藻破碎與孔隙結構演化的含硅藻沉積物的壓縮概念模型。本研究對于深入了解生物質(zhì)沉積物的力學(xué)行為機理，對含硅藻軟弱夾層的海底滑坡穩定性分析有一定的幫助。

　　近期，巖土期刊Géotechnique的2篇論文報道了本研究成果，涉及的硅藻顆粒分析方法已經(jīng)授權計算機軟件著(zhù)作權2項。研究成果獲得了中科院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )優(yōu)秀會(huì )員項目和湖北省杰出青年基金項目資助。

　　論文鏈接：

　　https://www.icevirtuallibrary.com/doi/abs/10.1680/jgeot.22.00155

　　https://www.icevirtuallibrary.com/doi/full/10.1680/jgeot.21.00268

　　https://doi.org/10.1080/1064119X.2022.2046664

圖1 含硅藻化石沉積物的微觀(guān)結構特征　　　　

圖2 含硅藻化石沉積物的壓縮與水力性質(zhì)