基于Burger’s蠕变模型的采矿车行驶海底稀软底质下陷研究

在陆地矿产资源日渐枯竭的今天，深海矿产资源已成为全球各个国家争相开采与利用的焦点，深海采矿车是实现深海矿产资源开采的重要装备。海底稀软底质是一种承载力与抗剪强度极低的特殊底质，在采矿作业中，深海稀软底质的物理力学特性直接影响采矿车行走的稳定性。文章选取Burger’s接触模型作为深海稀软底质的本构模型，对某海域海底稀软原状土开展室内三轴试验，通过PFC3D颗粒流数值模拟实验对比实际三轴试验，对稀软底质的Burger’s蠕变模型进行参数标定，同时依据标定结果改变相应参数，针对5种不同底质条件的工况，建立海底采矿车的数字仿真模型，模拟各工况下采矿车在不同行驶速度时的下陷深度。结果显示，下陷深度会随行驶速度呈非线性变化，在一定范围内随着行驶速度的增大而减少并逐渐趋于稳定。同时结果还表明，该区域海底稀软底质具有更高的黏粒含量（38.1%～48.4%）、含水率（88.13%～137.79%）和压缩性（压缩系数：1.86～3.73 MPa-1，压缩模量：1.26～2.13 MPa），具有更低的密度（1.3～1.5 g/cm3）和强度特性（贯入阻力：0.19～1.32 N，黏聚力：3.7～6.9 k...