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硅藻土通常是湖沼或海洋環境下形成的微生物化學沉積物，主要成分是硅藻外骨骼化石（SiO2· nH2O），多發育在古近紀、新近紀和第四紀地層中，在全球環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土具有特殊的物理與力學性質，根據土質分類硅藻土常被歸為粉質土，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，具有類似砂性土的剪切阻力（有效內摩擦角可能超過45°）。因此，含硅藻化石沉積物的力學性狀常被稱為是神秘的，目前引起了國內外學者的廣泛關注，也發展了一個新的土質分類體系—化石土。
中國科學院武漢巖土力學研究所特殊土土力學組徐倚晴碩士與張先偉副研究員等，通過環境掃描電鏡、原子力顯微鏡等微觀測試技術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，發現了大體積的內骨架孔隙與硅質骨架是引起硅藻土具有高壓縮性與低回彈性的主要原因，同時高壓下的硅藻漸進性破碎會進一步提高土的壓縮潛勢；最后，耦合宏微觀分析，提出一個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沉積物的力學行為機理，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授權計算機軟件著作權2項。研究成果獲得了中科院青年創新促進會優秀會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結構特征 
圖2 含硅藻化石沉積物的壓縮與水力性質