Diese Studie untersucht das dynamische mechanische Verhalten von ungesättigtem Strandsand unter Hochverformungsratenbelastung (300–1000 s⁻1) mit einem modifizierten Split-Hopkinson-Druckstab (SHPB)-System mit passiver Einsperrung. Die Experimente wurden an Proben mit drei verschiedenen Partikelgrößenverteilungen (fein, mittel und grob) und unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalten (0%, 10% und 15%) durchgeführt, um die Auswirkungen der Verformungsrate, des Feuchtigkeitsgehalts und der Dichte zu entkoppeln. Die Ergebnisse zeigen eine ausgeprägte Abhängigkeit von der Verformungsrate, wobei die Fließspannung steigt, während der Kompressionsindex und die Energieabsorptionsfähigkeit mit zunehmender Verformungsrate abnehmen. Der Feuchtigkeitsgehalt zeigt einen wettbewerbsfähigen Dualmechanismus: Kapillarkohäsion verstärkt den anfänglichen dynamischen Schermodul bei kleinen Verformungen, während die Schmierung durch Porenwasser die Fließspannung und die Energieabsorptionskapazität bei größeren Verformungen verringert. Eine quantitative Analyse des Partikelbruchs, unterstützt durch multivariable Regression, identifiziert einen hierarchischen Kontrollmechanismus, bei dem die ursprüngliche Trockenheit als primärer Regler der mechanischen Reaktion und der Partikelzerkleinerungsintensität dient, während die Partikelgrößenverteilung (PSD) bei festen Dichten als sekundärer Modulator fungiert. Insbesondere zeigen dichtere Proben eine höhere Steifigkeit und stärkeren Partikelbruch, was einen Übergang in der Energieabsorption von reibungsbedingtem Gleiten zu Partikelfragmentierung markiert. Darüber hinaus charakterisiert die Studie die viskoplastische Natur von Strandsand durch den ausgeprägten zeitlichen Unterschied zwischen Spitzenstress und Spitzenverformung. Diese Ergebnisse liefern entscheidende konstitutive Daten und theoretische Leitlinien für das Design von Küstenschutzinfrastruktur und Schutzstrukturen, die dynamischen Einwirkungen ausgesetzt sind.
Wu et al. (Mittwoch,) untersuchten diese Frage.