伴随海洋工程的迅猛发展,并逐步从近海向深远海挺进,海底地震,海底滑坡,碎屑流等海洋地质灾害也严重影响着海洋工程的可靠性和安全性。研究人员发现湖泊沉积物和海洋沉积物中存在含量丰富的生物硅,当沉积物中生物硅的质量含量超过10%时,就会对沉积物的物理力学性质产生显著的影响。生物硅是硅质微生物残骸的简称,是一种无定型二氧化硅,主要类型有硅藻、放射虫、海绵骨针等。从生物硅的成因可知,其广泛存在于生物生产力较高的地带。完整的生物硅残骸壳体,其内部存在空腔,表面富含细小的孔洞,属于一种多孔化石材料。生物硅对海洋沉积物持水特性的影响,决定了海洋沉积物的物理性质,进一步决定了海洋结构物基础土体的自然状态;生物硅对海洋沉积物压缩特性的影响,很大程度上决定了海底斜坡、海床地基土的稳定性,进一步影响海洋结构物的可靠性;生物硅对海洋沉积物剪切特性的影响,决定了海洋结构物基础土体的承载能力,进一步影响海洋结构物的安全性。因此研究并深入理解生物硅对于海洋土持水特性、压缩特性、剪切特性的影响及规律具有十分重要的意义。目前对于含生物硅土的研究多是通过其微观结构与宏观性质的定性分析,缺乏对两者的定量分析和比较。本文结合了南海西部海盆深海海床土特点,利用硅藻土和高岭土进行人工配比的混合土,对生物硅微观结构,持水特性,固结压缩特性,三轴剪切特性分别进行分析。首先利用扫描电镜分别观察了南海土和硅藻土中生物硅的微观结构特征,同时利用优化的碱液提取法对南海土和硅藻土中的生物硅含量进行了精确测定。其次通过研究生物硅含量对混合土的持水特性影响及规律,探明了生物硅含量增高造成的混合土高含水率,高液塑限,高孔隙比的主要原因是生物硅空腔结构的含水。通过扫描电镜和粒度分析的结果,建立了含生物硅土的含水量化几何模型,将试验计算的多余含水率和模型计算的多余含水率结果进行对比,验证了生物硅含水量化几何模型的准确性,并提出了含生物硅土真实含水率的计算方法。为进一步考虑生物硅微观结构及含量对海洋土力学性质的影响奠定了基础。接着研究生物硅对混合土固结压缩特性的影响及规律,开展了不同生物硅含量的混合土的固结压缩试验,探讨了生物硅对混合土压缩性指标的影响,通过与Burland提出的黏土统一固有固结压缩线模型线进行对比,建立了针对含生物硅土修正的固有固结压缩线模型,并对不同生物硅含量的固有固结压缩线进行了归一化,获得较好的效果。为进一步对含生物硅海洋土的固结压缩特性、海底斜坡稳定性分析等研究提供了理论基础。最后研究生物硅对混合土剪切强度特性的影响及规律,开展了不同生物硅含量混合土固结不排水静三轴试验,探讨了生物硅对混合土抗剪强度指标的影响,指明了土体静载作用下,随着内部生物硅含量的增加,土体抗剪强度增强的原因。进一步解释了在静载作用下生物硅对海底斜坡稳定性具有促进作用。以上工作的完成对于海洋岩土或海洋地质领域涉及含生物硅海洋土物理力学性质的研究有极大的参考和指导意义。但对于复杂的岩土工程问题而言,本文所建立的生物硅含水量化几何模型和修正的固有固结压缩线模型是否有效,仍然需要进一步研究和深入了解。除此之外,本文还做了近海域海床沉积物的研究,针对2018年从广东阳江和惠州近海两个拟建风电场所采集的海床沉积物柱状样,在室内进行了粒度,基础物理参数,液塑性指标,全流动贯入强度测试等试验,探究了广东近海域海床表层沉积物的各项物理力学性质指标,为广东近海域沉积物相关研究和拟建海上风电项目浅部地基基础岩土工程设计提供了重要数据资料。