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https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2025.06.001

*论文版权归原作者和出版方所有，本文仅为学术互换。

以下是对这项成就的简要介绍：

深海海底蕴藏着丰硕的油气、矿物、生物及沉积物等资源，获取高质量的深海沉积物样品对于发展深海地质及环境科学钻研拥有沉要意思。然而，深海海底结构复杂，分歧岩性沉积物的物理力学性质和抗扰动能力差距较大，传统取样器在取样过程中往往会扰动沉积物，影响样品质量。因而，开发一种可能在深海极端环境下获取低扰动、高保压沉积物样品的取样器拥有沉要的科学和利用价值。

本钻研设计了一种新型全海深厚积物保压取样器，其重要由取样装置、压力赔偿装置和洗濯装置组成。取样器选取自密封结构，可能在回收过程中维持样品压力，确保压力损失不超过20%。取样器的根基参数蕴含尺寸815×475×756 mm，沉量160 kg，工作水深11000 m，单次取样体积230 mL，取样深度160 mm。

基于球形孔扩张理论，成立了沉积物取芯径向扰动模型，分析了取样器在取样过程中沉积物的应力与应变场散布。模型中将弹塑性理论与孔隙水渗流因子相结合，以球孔周产生塑性变形的沉积物半径作为评价沉积物径向扰动的指标。

搭建了沉积物扰动尝试平台，仿照沉积物取芯过程。尝试中使用了GDS应力蹊径三轴仪，通过安插在沉积物内部的传感器监测取芯过程中沉积物的径向应力场和孔隙水压力变动，验证了扰动理论模型的正确性。

取样器搭载“奋斗者号”潜水器，在千叶-勘测加海沟9298.4 m和9142.8 m的深度进行了现场测试。测试了局批注，取回的沉积物样品保压率别离为94.21%和92.02%，远高于目前深海沉积物保压率为80%的技术尺度，且沉积物层理个性显著，扰动幼。

（1）模型验证
室内尝试了局批注，成立的基于球形孔扩张理论的沉积物取芯径向扰动模型可能正确描述取样过程中沉积物的应力与应变场散布，验证了模型的正确性。

（2）取样器机能
现场海试了局批注，新型全海深厚积物保压取样器可能在万米级深海极端环境下获取高质量保压沉积物样品，保压率远高于现有技术尺度，且样品扰动幼，层理个性显著。

（3）扰动影响成分分析
钻研发现，沉积物的内摩擦角和泊松比对扰动的影响较幼，而沉积物的黏聚力和弹性模量是影响扰动的重要成分。此表，减幼取样管壁厚和增长取样管内径能够有效降低落积物样品的扰动，提高样品质量。

（4）科学意思
本钻研开发的新型取样器及其低扰动取芯技术为深海资源开发和海底科学钻研提供了沉要的技术支持，推动了我国深海技术的发展，为深海资源的开发与利用奠定了基础。

Fig. 11. Triaxial test setup.

*图表版权归论文原作者和出版方所有，本文仅为学术互换。

*图片介绍转载自：万步炎教授团队｜万米级深海底沉积物低扰动、高保压取样机理及其室内尝试和现场海试钻研

全海深厚积物取样器工作道理图

径向应力和环向应力随球孔扩张中心半径的变动法规

深海沉积物三轴(CU)试验

深海沉积物仿照取样试验平台

全海深厚积物取样器搭载在“奋斗者号”潜水器上进行海底取样试验

GDS三轴试验系统(GDSTTS) 是一款齐全自动化的设计用于进行应力蹊径试验的三轴试验系统。GDSTTS重要基于经典的Bishop & Wesley应力蹊径三轴压力室，直接节造施加于试样上的应力。系统能够配置贸易型、尺度型或高级压力体积节造器(取决于要求的精度/ 最大压力)。

合用直径38/50mm试样的压力室可施加的最大轴向荷载为7kN，合用直径70/100mm试样的压力室的轴向荷载最大可达25kN。 该系统可用于讲授和科研尝试室。

系统特点及优势：