地声模型是海底底质物理、力学和声学参数关系的数学描述，在海底探测与水下声场计算领域发挥重要作用。现有研究多关注海底底质粒度、物理参数与声学参数的关系，鲜有考虑底质力学性质的影响。然而，海底底质受到波浪、潮汐、海流等各种地质营力的长期作用，不同海洋沉积环境分区的底质受到的地质营力类型、作用强度和作用历史不同，处于不同的应力状态、具有不同的力学性质。
首先，以固结度和超固结比为控制性参数，利用自制固结装置结合超声探测仪、带弯曲-伸展元模块的应力路径三轴仪，模拟制备不同沉积环境和应力状态的粉土试样，并分别开展底、高应力条件下的条件下的粉土压缩波速和物理参数测试，揭示固结应力、固结过程和固结历史对压缩波速和物理参数的影响规律及机制。然后，在Biot-Stoll模型中引入超固结比，将其改进成为考虑底质软硬影响的地声模型。最后，结合浅地层剖面与海底反射系数探测数据，将改进地声模型用于海底底质反演，并运用实测数据对底质分类效果进行评价验证。研究结果表明：状态可控试验便于控制试验变量，是探讨底质物理、力学和声学参数关系的有效途径；粉土的压缩波速随固结度、固结应力的增大而增大，粉土压缩波速增长主要发生在主固结开始阶段；粉土压缩波速随超固结比的增大而增大、受饱和度影响大。通过引入超固结比的改进地声模型同时考虑了底质粗细、松密、软硬对声传播的影响，与海底底质取样实测数据对比分析显示，改进地声模型显著提升了基于声学遥测数据的海底底质反演分类准确度，显示了本文方法的有效性。
 

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