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摘要
深海采矿形成的羽状流生成的主要原因在于采集过程中集矿车行走及采集对深海沉积物的扰动，沉积物受扰动后产生羽状流，所以可以推断沉积物的物理性质可能对羽状流的生成存在影响。目前，通过已知研究发现，沉积物的抗扰动性主要是由沉积物的强度所决定的，而研究沉积物的强度必须先了解沉积物的结构。由于深海沉积物所在的特殊深海高压含盐环境，沉积物在沉降过程中形成了特殊的絮状连接结构，土颗粒之间产生胶结作用，胶结作用的强弱以胶结力的形式包含在沉积物所具备的黏聚力中，所以可以假定沉积物的胶结作用会影响沉积物的强度，进而影响羽状流的触发。然而不同区域深海沉积物成分具有多种表现形式，沉积物中的含水率及成分均有所差异，无法对沉积物的胶结作用进行定量分析，因此需通过试验探究不同成分底质的胶结作用强弱随底质成分的变化以及不同底质下羽状流的触发规律。首先，选取碳酸钙含量与含水率作为变量，选取多种模拟底质，探究胶结作用随土体成分的变化规律。其次，开展单射流冲击模拟底质模型试验，观测羽状流的触发量与土体成分间的关系。研究结果表明：在射流冲击作用下羽状流的触发量与冲击底质的胶结作用有关，模拟底质的胶结作用随着含水率的增大而减小，并且随着底质中碳酸钙的含量逐渐增多，胶结作用呈现先增大后减小的趋势。研究结果将为集矿车采集过程中控制羽状流触发以及水力采集参数优化提供理论依据。
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