- 兰恒星;赵晓霞;伍宇明;李郎平;苏奋振;
随着海上丝绸之路战略的推进,中国在多个钙质岛礁上开展了工程建设。沉降变形是岛礁建设所面临的主要问题之一。由于钙质砂工程性质的特殊性,钙质岛礁的沉降变形过程和机理具有一定的独特性。然而,由于岛礁位置通常远离内陆,使用常规监测方法不易于开展岛礁沉降研究,有关钙质岛礁沉降变形的研究仍较少。本研究选取我国典型钙质岛礁,利用永久散射体干涉测量技术(Permanent Scatterer Interferometry,PSI),准确反演了其沉降变形过程,并进行数值模拟分析。初步结果表明:钙质岛礁的沉降变形存在明显的时空分异特征,总体上,岛礁边缘沉降速率略大于其内部沉降速率,工程扰动区大于非扰动区;与其他吹填材料的区域相比,钙质岛礁沉降速率偏小,总体上稳定。但是沉降过程在时间上表现出明显的非线性波动特征,受工程建设和海洋水动力影响明显。考虑到钙质砂特殊的结构特征和复杂的颗粒破碎机理,钙质岛礁未来的沉降变形仍然存在一定的不确定性,需要进一步的过程监测和机理分析,以期为我国岛礁的安全建设提供科学支撑。
2017年10期 v.47;No.272 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 720K] [引用频次：13 ] - 鲁晓兵;张旭辉;石要红;王淑云;罗大双;
以中国近海某天然气水合物(水合物)区的海底粉质黏土制备水合物沉积物样品,并在土工三轴仪上进行实验,分析其应力应变曲线和破坏应力特性。结果表明:力学常数如破坏应力(应变为15%对应的偏应力)随水合物饱和度的增加而增加,在饱和度约25%时破坏应力产生跳跃,即破坏应力随水合物饱和度的变化可分为两部分,饱和度小于25%时水合物的存在对沉积物破坏应力影响较小,大于25%时影响较大。在水合物饱和度小于45%的范围内,水合物沉积物的应力应变曲线可分为弹性段、屈服段和强化段。文中给出了描述其应力应变曲线的分段函数。
2017年10期 v.47;No.272 9-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 154K] [引用频次：11 ] - 任玉宾;朱兴运;周令新;祖超;王忠涛;裴华富;王胤;杨庆;
针对从中国南海西部某海域2 000多米水深水域采集的柱状样和表层样进行初步分析,探究该区域海底沉积物的基本物理性质,获得天然含水率、天然密度、比重、孔隙比、液塑限、粒度特征等指标。结果表明:南海西部深海沉积物类型均为黏土,相比于近海沉积物,具有高含水率、低密度、高孔隙比、高液塑限和高黏粒含量等特点;不同站位沉积物物理性质略有差异,柱状样物理性质随沉积深度不同稍有波动;沉积物的天然含水率远大于液限,属于一种高敏感度黏性土,且其高塑性指数的特征与黏粒含量较高有关。该研究获得的南海深水域土样基本物理性质为今后对该海域沉积物研究及进行相关海洋工程建设提供重要的参考数据。
2017年10期 v.47;No.272 14-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 485K] [引用频次：20 ] - 孟庆生;曹国林;刘圣彪;赵钊;
强振动荷载作用下海底沉积物可能会发生液化。为了解粉土振动液化和再固结过程中波速特性与物理性质的变化规律,采用振动台试验模拟地震作用,针对不同状态的土体开展了波速测量和土体物理性质测试,研究了纵、横波速度的变化规律以及与物理性质之间的相关性。试验结果表明:与原始固结状态相比,粉土液化后纵、横波速度降低;液化再固结后土体纵、横波速度明显升高。纵、横波速度与沉积物物理性质具有良好的相关关系,与密度、平均粒径呈正相关,而与孔隙度、含水量具负相关性。相对于纵波速度,横波速度对沉积物的物理性质更敏感,能更好地刻画沉积物物理性质的变化。
2017年10期 v.47;No.272 21-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 381K] [引用频次：3 ] - 李学;刘治清;宋晶;杨玉双;
有机质是吹填淤泥的重要组成部分,吹淤造陆工程中,有机质对土体团聚体的形成和稳定所起的作用亟待研究。本研究通过室内模拟实验,获取物理力学指标,定量分析有机质对吹填淤泥工程地质性质的宏观影响;同时,进行多能量同步辐射显微CT实验,采用数据约束模型,分析孔隙、有机质、矿物质1组和矿物质2组四个组分,定量分析有机质在固结过程中的结构赋存及组分相关性特征。研究表明,有机质含量与物理稠度指标(液限、塑限和塑性指数)正相关、与抗剪强度指标负相关;有机质与原生矿物相互独立赋存、与黏土矿物较为密切共存。吹填淤泥固结过程中,孔隙通道和原生矿物组成土体骨架结构,有机质依附于黏土矿物表面,黏土矿物依附于原生矿物表面,形成逐渐稳定的团絮状结构。本研究定量分析了有机质微宏观特征,一定程度上突破了常规方法视场和分辨率的矛盾,实现纳米分辨的各成分三维结构。
2017年10期 v.47;No.272 28-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 515K] [引用频次：16 ] - 汪云龙;袁晓铭;孙锐;张文彬;王克;
珊瑚吹填土是因南海造岛工程需求而引起重视的新型工程材料,对其初始剪切模量(G_(max))的研究是人工岛地基变形分析与稳定性分析的基础。利用自主研发的无黏性土初始剪切模量试验设备,研究珊瑚吹填土振动加密过程中的G_(max)发展规律,并与标准砂和砾石配置的一般无黏性土和陆相沉积的砾性土进行对比。试验结果显示,珊瑚吹填土与陆源无黏性土的G_(max)压实度关系不同,前者存在先增后减的阈值,而后者单调增加。研究表明,珊瑚吹填土的工程性质具有显著的区域性;工程建设中对珊瑚吹填土振动加密效果的控制,应根据试验确定合理的压实度区间,不可直接套用陆源土方法。
2017年10期 v.47;No.272 36-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 338K] [引用频次：5 ] - 霍素霞;邢聪聪;朱超祁;张红;程升;姜君;单红仙;
近海沉积物重金属污染可导致一系列环境灾难,沉积物重金属污染问题也逐步成为海洋环境研究的热点之一。本文利用国家海洋局北海分局1978—2009年渤海污染监测数据,对铅(Pb)、铬(Cr)、铜(Cu)、砷(As)、镉(Cd)、汞(Hg)等重金属的时间演化特征进行了分析。并进一步分析了入海河流重金属排放年均浓度、环渤海经济发展水平对渤海沉积物重金属含量的影响与控制作用。结果表明:渤海沉积物各种重金属含量随时间的变化趋势基本一致,大致分为四个阶段。入海河流的重金属排放量是沉积物中重金属积累的重要来源,并且其在沉积物中的积累有一定的时间迟滞。GDP在经济快速发展初期与特定重金属排放量之间呈现一定的正相关关系。
2017年10期 v.47;No.272 42-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 516K] [引用频次：14 ] - 付腾飞;张颖;高金尉;陈广泉;刘文全;苏乔;
环渤海低平原区是中国渤海粮仓的主要构建地,该区域的海拔低,潜水位高,地下水矿化度大导致了土地含盐量高,变幅大。本文运用GIS和地统计学的方法对黄河三角洲土壤含盐量的时空变异特征进行了研究,绘制了土壤含盐量的空间分布图。结果表明:黄河三角洲盐渍土类型以氯化物型盐渍土为主,自2002—2011年盐渍化程度加剧,目前仍处于积盐状态;季节变化表现为土壤盐分秋季高于春季,且由于秋季耕作翻土,土壤盐分的变异程度较大;土壤盐渍化在层位变化则表现为表聚。Kriging插值结果表明该区域的盐分空间分布由河成高地向两侧洼地盐分逐渐增加。本研究的研究结果对于滨海水土资源的开发利用具有重要的指导作用。
2017年10期 v.47;No.272 50-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 426K] [引用频次：34 ]
- 黄潘阳;陈培雄;来向华;郭芬芬;
三门湾位于浙江沿海中部,为半封闭式海湾,发育着多条淤泥质舌状滩地,其间又存在着具有良好水深的港汊。这种滩、汊相间的形态构成了浙闽海岸特有的一种港湾淤泥质海岸地貌。大面积的滩涂为围海造地提供了条件。进入新千年以来,三门湾内围涂速度明显加快,其对水动力环境的累积影响也逐渐增大。本文利用2003、2013年两个年份的高分辨率水深地形和岸线资料,基于Delft3D建立数值模型,以此研究十年间水动力环境对围涂工程的响应,为资源可持续利用提供参考。计算结果表明:十年间围涂缩减了湾内滩涂面积,使纳潮量减小可达近7%;纳潮量的减小,使湾内落潮流优势整体减弱,但对涨潮流的影响相对较小;围涂工程还使得湾内的潮差略有增加;粒子追踪试验结果显示,不同释放位置对轨迹变化影响较大,会对湾内外的物质交换产生影响。
2017年10期 v.47;No.272 91-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 855K] [引用频次：11 ] - 王振豪;贾永刚;刘晓磊;魏巍;王晓丽;张少同;单红仙;
本文以黄河三角洲粉质土为研究对象,开展了波致海床剪切破坏过程中孔压响应与土体强度变化的室内水槽试验研究,试验过程中,先后在模拟海床床上施加5、10、15cm波高的模拟波浪荷载,同步测量海床内不同深度处的孔压变化,并对海床进行贯入阻力测试和不排水抗剪强度测试。研究发现:海床中孔压响应过程的规律为孔压快速累积-孔压缓慢消散,在该过程中海床内最容易形成大幅度的孔压累积、孔压响应最强烈的位置,也是海床内土体强度的逐渐丧失以及土体剪切破坏是处开始发育的深度;波浪作用下粉质海床剪切破坏后会在海床内部一定深度处出现明显的弧形破坏界面,破坏土体沿界面随波浪作振荡运动,且破坏范围经历先扩展后回缩的过程,剪切破坏界面以下会有强度硬层的发育,强度硬层的形成与演化直接受剪切破坏过程控制,最终整个海床出现明显的强度非均质化;在孔压响应过程中孔压比即超孔压与上覆有效应力比值存在临界值K(本文水槽试验所得K=0.5),当超过K值时,土体贯入阻力和不排水抗剪强度降低,发生剪切破坏,这是波浪作用提供的剪切力以及超孔压累积导致海床内部抗剪强度降低共同作用的结果。
2017年10期 v.47;No.272 104-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 776K] [引用频次：4 ] - 余乐;郭秀军;田壮才;贾永刚;
为探究内孤立波作用下陆坡坡面沙波形成机制,在室验水槽内模拟恒定振幅下凹型内孤立波对砂质粉砂、黏土质粉砂、细砂三种沉积物坡面连续作用过程,利用超声地形自动测量分析系统(TTMS)、电阻率探针、温盐深仪(RBR·CTD)分别监测内孤立波作用前后土坡高程变化,作用过程水土界面实时变化及悬浮物浓度时空变化,基于测试结果分析沉积物悬浮、运移及沉积过程特征。研究表明,沙波形成过程中不同类型沉积物悬浮-运移方式不一致,在恒定振幅内孤立波作用下,砂质粉砂发生悬浮向坡顶运移,其中较大的颗粒在坡顶发生沉积,较小颗粒沿坡面运移到坡底;黏土质粉砂发生悬浮后同时向坡顶和坡中运移,在坡顶和坡中位置形成雾状层沿等密度层水平扩散;砂质粉砂运移方式主要为推移质运动,黏土质粉砂主要为悬移质运动。内孤立波形成的沙波体坡顶无尖刃,较为圆滑,两坡不对称,迎流面薄,背流面厚。
2017年10期 v.47;No.272 113-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 375K] [引用频次：2 ]
- 刘涛;柴万里;郭磊;
随着深海资源的开发,深海沉积物稳定性越来越受关注,原位孔压观测技术作为深海沉积物参数获取的有效手段应当获得足够重视与研究。本文在总结国内外深海沉积物孔压原位观测探杆的基础上,结合FBG传感技术,设计研制一套基于FBG的深海沉积物超孔压观测设备,并开展了近海测试。观测位置海床面下1.5m处,平衡孔压高达5.01kPa。测试期间,其中埋入沉积层0.5m深处传感器准确获取潮汐作用于海底沉积物的超孔压数据,与当地潮汐数据对比,两者相位差为T/4。
2017年10期 v.47;No.272 126-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 454K] [引用频次：4 ] - 徐彬;易神州;张昆;赵苏文;
大直径钢管桩在海洋工程建设中的使用越来越广泛。海上大直径钢管桩试桩周期长、难度大,相关测试数据及研究成果较为少见。本文基于美国石油行业协会API规范,分析了某海上风电大直径钢管桩静压载试验数据,研究了桩侧阻力与桩端阻力随压荷载变化关系。结果表明,对于本文分析的海上大直径钢管桩,其土塞状态一般为不完全闭塞,计算抗压极限承载力时应计入桩管内侧摩阻力;桩侧摩阻力随压荷载增大而逐渐发挥,相同荷载作用下,无黏性土地层侧摩阻力发挥程度较黏性土高;桩端土体破坏分为弹性变形与塑性变形两个阶段,两阶段端阻发挥程度分别可达约50%和80%,当桩端产生0.05d位移时,桩体达到极限平衡状态。
2017年10期 v.47;No.272 134-140页 [查看摘要][在线阅读][下载 229K] [引用频次：8 ] - 师玉敏;高福平;
针对软黏土海床条件,基于被动土压力理论建立了海底管道侧向失稳预测模型。利用准静态平衡分析,该模型将极限侧向土阻力分解为被动土压力和滑动土阻力两个分量。验证分析表明,模型预测结果与文献[3]实验结果吻合较好。参量研究发现,在稳态海流作用下,随着软黏土不排水抗剪强度增大,维持管道在位稳定所需的最小埋深呈幂指数减小趋势;同时,极限侧向土阻力中的滑动土阻力分量呈非线性增大,相应的被动土压力分量则逐渐降低。
2017年10期 v.47;No.272 141-147页 [查看摘要][在线阅读][下载 324K] [引用频次：4 ]
- 张建国;Ian Finnie;
本文展现了海洋工程地质领域一种新兴的数据整合方法。即会诊式地学数据整合(DIG)。此方法可广泛用于四维(4D)工程地质模型的建立。该方法利用地理信息系统(GIS)将物探数据、岩土工程勘察数据和地质资料(如有必要还可包括海况数据)整合为一个数据库并建立四维模型。此四维模型不仅可展现海床地层在三维空间的变化,还能揭示海床地貌随时间(第四维)的演变过程。论文首先讨论一般原理,然后通过一个实例演示如何使用此方法以及此方法可带来的工程效益。
2017年10期 v.47;No.272 148-153页 [查看摘要][在线阅读][下载 490K] [引用频次：4 ] - 张异彪;黄涛;李斌;李玉剑;杨文达;
本文总结了深水区12种主要灾害地质因素的成因、危害及其识别方法,介绍了深水钻井环境因素调查评价的主要方法,包括:水文气象桌面研究、利用油气勘探三维地震资料进行深水浅层地质致灾因素评价、水文气象现场观测、深水工程物探调查和深水工程地质勘察等,建立了深水钻井环境因素调查评价的总体流程。有别于浅水钻井井场调查,深水钻井环境因素调查评价应遵循"从区域到局部,由面到点,先概略后精细"的原则,从海区、勘查区、三维地震调查区、井场区、井位等不同层次,分别采用分析文献资料、利用油气勘探三维地震资料进行浅层地质致灾因素评价以及进行井场外业调查等方式进行研究,充分利用上一层次的研究成果,用于指导下一层次的研究。采用这种方法,既能不失全貌,满足对较大范围环境因素概貌的掌握,又能经济地、有针对性的实现对重点区域、部位的精细调查评价。同时,要特别重视利用油气勘探三维地震资料进行浅层地质致灾因素评价,它是研究深水地质灾害的重要手段,而且根据实际情况,能替代部分甚至全部的井场外业调查。
2017年10期 v.47;No.272 154-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 486K] [引用频次：6 ] - 杨燕雄;刘修锦;邱若峰;杨雯;
海南岛东郊椰林人工岛建设于砂质海岸外,对海岸线变化有非常大的影响。选取5景遥感影像,运用DSAS数字岸线分析系统分析人工岛建设前后岸线变化,同时利用SMC模拟系统分析人工岛建设前后水动力变化情况,用于分析研究泥沙运移趋势。结果表明人工岛建设后,该海岸西段人工岛与陆地之间海域波浪场明显减弱,而沿岸流则由人工岛建设前的自东向西,变为人工岛建设后后两股沿岸流在岛体后方相汇,利于此处泥沙堆积。通过岸线变化分析,人工岛建设之后西段岸线受人工岛的遮蔽由侵蚀转变为淤积,最大淤积速率可达70m/a,形成现在向海凸出沙嘴,最终将演化为连岛沙坝,东段岸线接受不到岛体的庇护则仍表现为侵蚀状态。
2017年10期 v.47;No.272 162-168页 [查看摘要][在线阅读][下载 481K] [引用频次：7 ] - 包惠明;余雷;刘文斌;廖如松;
为了合理评价公园地质遗迹资源,本文在前期地质遗迹资源调查工作的基础上,研究了该地质公园主要的地质遗迹资源类型及特征,并对其进行了定性分析和定量评价。详细分析了该地质遗迹资源的典型性、稀有性、科学价值和美学观赏价值。在专家打分基础上,使用层次分析法,对主要地质遗迹资源进行了综合性定量评价,结果表明:省级地质遗迹资源有8处,地方级地质遗迹资源的有23处。该公园达到省级地质公园建设要求。通过对地质公园内地质遗迹资源的综合评价,为公园地质遗迹资源的保护和合理开发提供了科学依据。
2017年10期 v.47;No.272 169-176页 [查看摘要][在线阅读][下载 702K] [引用频次：15 ]