黄河三角洲粉土-钢界面大型剪切试验研究

土-结构界面的剪切性能决定着构筑物承载能力,影响构筑物安全,在土与结构相互作用研究中至关重要.使用大型界面剪切仪,对黄河三角洲粉土-钢结构界面进行了剪切试验,研究了不同法向应力、含水率和钢板粗糙度对界面剪切特性的影响.结果表明:最大剪应力随着法向应力的增大、粗糙度的增加、含水率的减小而增大;粗糙度对黏聚力影响显著,粗糙...     

波浪作用下黄河三角洲海底粉土液化特征对比研究

作为一种常见的近海海底灾害地质现象,波致海床液化严重威胁着黄河三角洲地区海底工程设施的安全。粉质海床液化后,海底粉土的结构、物理和力学性质均发生了改变,研究该变化规律尤其是评估液化后海底粉土再次发生液化的可能性具有重要的理论意义和应用价值。本文利用室内动三轴仪对取自黄河三角洲已液化和未液化海底粉土开展了液化试验对比研究,讨论了已液化和未液化海底粉土在孔压增长模式和轴向动应变发展趋势方面的异同,对比分析了二者的液化势。研究结果表明：应变标准比孔压标准更适用于评估黄河三角洲地区海底粉土的液化势;孔压和动应变发展模式均表明与未液化粉土相比,已液化海底粉土再次发生液化的抗力有所提高;已液化和未液化海底粉土归一化孔压比u_d/σ₃与循环加载次数比N/N_f间相关关系可采用双曲线或指数函数模型进行定量化描述;未液化海底粉土的波致液化临界循环应力比约为0.20,已液化海底粉土的临界循环应力比约为0.35。研究成果有助于加深对海底粉土波致液化特性的认识,亦可为循环应力历史影响下的土体力学性质研究提供参考。     

黄河水下三角洲表层粉土的冲切破坏与残留楔体研究

有桩靴的桩基在黄河三角洲海域表层硬粉土厚度＜3.5 m的区域插桩时,桩靴下部会形成残留楔体进入下卧软土层内,导致实际插桩深度比理论计算插桩深度少0.5～1.0 m.表层粉土冲切破坏形成弹性楔体,其厚度与桩靴宽度和地基土的内摩擦角有关.楔形体的产生可利用太沙基(K.Terzaghi)浅基础理论结合滑移线场理论解释.残留楔体的厚度受软黏土的厚度和抗剪强度控制.     

现代黄河三角洲沉积物动态变化过程的特征与机理

黄河入海沉积物自河口进入海洋后,在重力、水动力、生物改造等一系列外部作用下,经历着堆积、固结、液化、侵蚀再悬浮、海床变形滑动以及后期改造等一系列动态变化过程。研究团队近十几年来针对现代黄河三角洲沉积物的动态变化过程,开展了一系列的室内外物理模拟试验与水下三角洲现场原位长期观测等研究工作。在各动态变化过程的特征与机理方面,主要得到了以下认识:快速堆积后沉积物的固结速度很快,1-2天便可达到甚至超过原始海床强度,海床发育有显著的各项非均匀性,并发育有"硬壳层"。粉质土海床易于累积孔隙水压力,发生沉积物"液化"现象,一方面会改变海床表层沉积物的抗侵蚀性;另一方面,在海床内部垂向渗流的驱动下,海床内部部分细粒沉积物会被"泵送"输运到海床表面,进而进入上覆水体成为再悬浮沉积物,即部分再悬浮沉积物来源于海床内部。黄河三角洲坡度极缓,海底滑坡可以在近于水平的坡度条件下发生。波致海床液化引起的地层重构或海床渗流导致的内部土颗粒运移,可能会将相对均匀的海床改造为层化结构,这对河口地区沉积层理的解读具有新的启示。     

波浪作用下粉土中的孔压响应及其在粉土海床稳定性评价中的应用

粉土在波浪等动荷载作用下极易发生液化破坏,而孔隙水压力在粉土动力学行为中扮演了一个很重要的角色,其发展变化会直接影响到土体的稳定性。因此,通过室内波浪作用下的粉土孔压响应模型试验探讨了孔压与波浪之间的响应情况,发现波浪能量的影响沿土层深度递减,水深条件相同时,响应的孔压随波高的增大而增加,当波浪作用足够长时间后粉土发生液化破坏,此时粉土内累积的孔压小于上覆土体的自重应力。根据结果提出了1种评价粉土海床稳定性的方法。     

现代黄河水下三角洲粉土的临界水力坡降探讨

通过室内试验，测定不同密实度粉土的临界水力坡降。由试验结果可以看出，粉土的临界水力坡降与一般砂土有着较大差异，一般耗生土临界水力坡降icr＝（ρ-ρw）/ρw，变化范围在0.8-1.5之产，而现代黄河水下三角洲粉土的临界水力坡降为9.5-16.5。同时对土体进行受力分析，考虑颗粒间的凝聚力，对以上结果产生的机理,工找出临界水力坡降与其物理性质指标之间的关系。     

现代黄河三角洲地面沉降及其原因分析

为全面和具体地了解整个黄河三角洲的地面沉降状况,收集了现代黄河三角洲地区1956、1967、1980年1∶5万比例尺的地形图资料,利用地理信息系统软件进行数字化、建立高程数据库,生成数字高程模型。通过对不同时期数字高程进行空间运算发现,1956—1980年间黄河三角洲地区地面沉降现象普遍,沉降区年平均沉降数厘米。基于数字高程空间分析结果,探讨了诱发三角洲地面沉降的自然和人为因素。     

杭州湾浅层粉土动力特性研究

选用杭州湾广泛分布的浅层粉土为研究对象,进行了一系列动三轴加载试验,研究了结构性、加载频率及动应力对杭州湾海底浅层粉土动应变、临界循环应力比和动强度的影响。试验结果表明,同一加载条件下,重塑样比原状样在更小振次内达到破坏,原状样动强度大于重塑样;结构性是影响土样动强度的重要因素,结构性对土样强度的影响随着动应力的增大而增强,随着频率的增大而减弱;加载频率的变化也对试样动力特性有较大影响,随着频率的增大,试样达到破坏所需振次加大,试样临界循环应力比也随之增大。     

粉土中吸力桶沉贯阻力与土塞失稳机理研究

针对粉土中吸力桶在吸力沉贯中的两个关键性问题——沉贯阻力和内部土体稳定性,在自行研制的试验平台上进行了一系列吸力桶沉贯模型试验。试验结果表明,粉土中吸力沉贯时,Andersen所提供的基于CPT锥尖强度的阻力计算公式能较好预测阻力发展趋势,但计算结果偏小;而修正的承载力公式预测结果在沉贯前期与实测值较吻合,沉贯后期预测偏大。吸力沉贯前期,贯入阻力随深度稳步增长,直到贯入深度达到某个临界值后,阻力增长缓慢甚至保持不变。桶内粉土在吸力作用下的失稳机理与黏土或砂土不同,在渗透力作用下表现为从土层表面开始的自上而下管涌或渗流侵蚀。沉贯后期,端部土体在较高水头差下发生失稳并向桶内流动,造成了桶内土体密度降低,端阻力与内壁摩阻力降低,总贯入阻力主要由外壁摩阻力提供。并结合有限元模拟对上述实验现象的内在机理进行了解释。     

现代黄河三角洲土地利用变化分析

人类对海岸带的开发利用影响着海岸的变迁。土地利用和土地覆被变化可以说是自然与人文过程交叉最为密切的问题，是人地关系的具体体现。通过对黄河三角洲土地利用变化的研究，可了解人为因素对三角洲海岸带的开发利用状况及其对海岸侵蚀的影响。根据1987年和2001年两期卫星遥感图像和2001年野外调查数据，运用地理信息系统方法及数理统计方法，分析了现代黄河三角洲地区1987年至2001年土地利用／覆被的数量变化和空间变化特征；揭示了该地区各类土地利用数量变化的幅度、速度和土地利用空间变化的主要类型；阐明了该区各类土地利用变化的区域特点。该地区土地利用变化速度比整个环渤海地区速度快，草地、滩地和不明地类这3种类型大量减少，其他类型增多。从变化率来看，养殖区、库塘、油田用地增长最快。库塘、海滩养殖区等类型的增加，滨海草地的减少，使海岸侵蚀加剧。     

Deposits and depositional sequence nearby Iluanghe Harbour in the Huanghe River Delta

The sedimentary sequence of the upper 4 m deposits in the Huanghe Harbour Pit is as follows, 1, Distributary mouth bar deposits formed before 1964; 2. lower delta plain (tidal flat) and subaqueous delta lateral deposits formed in the period of 1964-1972; 3. deposits of crevasse splay and distributary channel near mouth, formed in the period of 1972-1974; 4. tidal flat deposits formed in the period of 1975-1984. The sequence shows superimposition of sedimentary environments parallel to coastline.     

上新世晚期以来黄河三角洲地区的沉积作用

通过450m长的五号桩岩芯的粒度分析、粘土矿物分析、碳酸盐分析和古地磁测年,揭示了现代黄河三角洲地区上新世晚期(约距今380×10~4a)以来,经历了一个长期稳定的沉积过程,沉积了一套以河流-湖泊相为主的粉砂质粘土、粘土质粉砂和细砂沉积;晚更新世以后,局部地区受渤海海侵影响,接受海相沉积。本区沉积动力作用很弱,沉积作用主要受区域构造运动和沉积古气侯的影响;晚更新世以前,在渤海地区的海侵期间,可能海水并未进入本区。     

现代黄河三角洲沉积层压实下沉的计算分析

1855年以来形成的厚度为15 m的现代黄河三角洲分流叶瓣在遭废弃后的最近30 a内的沉积压实幅度为2.28~3.87 m,年平均压实量达0.1 m,其中黏土质粉砂被压实了25.8%,粉砂沉积地层被压实了15.2%,黏土质粉砂的沉积压实量是粉砂沉积压实量的1.7倍,在此期间基本上完成了三角洲压实下沉过程。下伏沉积地层的压缩量有限,不同沉积年代的沉积压实下沉量相差小,如厚度为20~30 m的沉积压实量仅有0.2~0.28 m,其中黏土质粉砂被压实了0.91%,粉砂被压实了1.19%,沉积地层平均被压实了1%。无论是黏土质粉砂还是粉砂,孔隙度与沉积地层深度呈负指数函数关系,黏粒含量愈高,孔隙水则愈难以排出,覆盖在下伏沉积地层上面的表层沉积物对压实下沉贡献愈大。     

现代黄河三角洲沉积层压实下沉的计算分析

1855年以来形成的厚度为15 m的现代黄河三角洲分流叶瓣在遭废弃后的最近30 a内的沉积压实幅度为2.28～3.87 m,年平均压实量达0.1 m,其中黏土质粉砂被压实了25.8%,粉砂沉积地层被压实了15.2%,黏土质粉砂的沉积压实量是粉砂沉积压实量的1.7倍,在此期间基本上完成了三角洲压实下沉过程。下伏沉积地层的压缩量有限,不同沉积年代的沉积压实下沉量相差小,如厚度为20～30 m的沉积压实量仅有0.2～0.28 m,其中黏土质粉砂被压实了0.91%,粉砂被压实了1.19%,沉积地层平均被压实了1%。无论是黏土质粉砂还是粉砂,孔隙度与沉积地层深度呈负指数函数关系,黏粒含量愈高,孔隙水则愈难以排出,覆盖在下伏沉积地层上面的表层沉积物对压实下沉贡献愈大。     

现代黄河三角洲沉积物沉积年代的确定

黄河三角洲前缘粉砂分布于河口外中部,三角洲侧缘或分流间湾黏土质粉砂分布于三角洲前缘粉砂体的两侧。分流改道时新的分流河口大多分布在老叶瓣三角洲侧缘或分流间湾位置。这样,年轻的三角洲前缘粉砂覆盖在老三角洲侧缘或分流间湾黏土质粉砂之上,与此同时,年轻的三角洲侧缘或分流间湾黏土质粉砂覆盖在老三角洲前缘粉砂之上,形成规律性的叠覆层序。在观察钻孔岩心时,正确判断某一层的沉积环境,追踪其物质来历,即判断是从哪一条分流河道搬运来的物质形成的,该分流河道的活动年代就是该层形成的年代。     

Evolution history and trend of the modern Huanghe River Delta

The evolvement history of modern Huanghe River Delta tidal flat, coastline and underwater terrain were studied based on the analysis of remote sensing images and water depth data. Based on the analysis of seafloor terrain evolution on different historical stages, a formula simulating the erosion and deposition evolvement model of subaqueous Huanghe River Delta slope was proposed, and the evolvement trend of the subaqueous delta terrain was predicted. The result shows that the equilibrium transition zone is near the water depth of 12 m with seabed erosion in shallower water and accumulation in deeper water during the first 150 a after the river channel was deserted. In the meantime, the underwater slope became gentler and the coastal erosion rate became slow gradually. Then, the subaqueous delta slope changed to up concave from upper convex, and the shape of subaqueous delta disappeared. The coast type changed to silt-mud coast about 100-150 a after the river course was deserted. The erosion depth in the foot of the seawall is calculated based on the formula.     

现代黄河三角洲钓口叶瓣体沉积相及其沉积动力环境特征

The Huanghe River captures the Diaokou River in 1964 and forms a deltaic lobe in the subsequent 12 a. The progradational process of the Diaokou lobe is in associated with complicated evolution of riverine sheet flooding,merging, and swinging. On the basis of 11 borehole cores and 210 km high resolution seismic reflection data set,the sedimentary sequence and dynamic environment of the Diaokou lobe(one subdelta lobe of the modern Huanghe River Delta) are studied. The stratigraphy of the lobe is characterized by an upward-coarsening ternary structure and forms a progradational deltaic clinoform. Totally six seismic surfaces are identifiable in seismic profiles, bounded six seismic units(SUs). These SUs correspond to six depositional units(DUs) in the borehole cores, and among them, SUs 4–6(DUs D to F) consist of the modern Diaokou lobe. Lithological and seismic evidences indicate that the delta plain part of the Diaokou lobe is comprised primarily by fluvial lag sediments together with sediments from sidebanks, overbanks, fluvial flood plains and levees, while the delta front part is a combination of river mouth bar sands(majority) and distal bar and deltaic margin sediments(minority). As a result of the high sedimentation rate and weak hydrodynamic regime in the Huanghe River Delta, the sediments in the delta front are dominated by fine-grained materials. The grain size analysis indicates the Huanghe River hyperpycnal-concentrated flow shows the suspension, transportation and sedimentation characteristics of gravity flow, and the sediment transportation is primarily dominated by graded suspension, while uniform suspension and hydrostatic suspension are also observed in places. The strength of the hydrodynamic regime weakens gradually offshore from riverbed, river mouth bar, sidebank, distal bar subfacies to delta lateral margin and flooding plain subfacies.     

黄河水下三角洲海底管道沉降量确定方法研究

提出一种海底管道沉降计算方法——递推法,应用到胜利油田埕岛海域海底管道沉降计算中,并将计算结果与目前常用的日本规范法和极限法进行比较。研究发现在粉土与粉质粘土为主的强度较高的海床上,递推法与日本规范法计算结果比较接近,极限法的最小;在淤泥质土组成的强度较低的海床上,日本规范法的计算值最大,递推法的居中,极限法的最小。逆推法可计算裸置和埋设两种形式的管道沉降量,而另外两者只能计算裸置管道的沉降。文中进一步讨论了引起管道沉降的影响因素,土体强度和压缩性对管道沉降影响较大。且管道埋深越大,沉降也越大。最后分析了黄河水下三角洲埕岛海域4个区的管道沉降量,Ⅰ区争Ⅱ区管道沉降较小,可以忽略,Ⅳ区沉降较大,在淤泥质软土上的管道,可能会完全陷入土中。     

黄河三角洲洪、枯季泥沙冲淤的数值模拟

本文针对黄河三角洲海岸潮间带广阔、黄河入海水沙变化剧烈、近岸及河口区水动力条件复杂的特点 ,建立了 1个潮流作用下的平面二维动边界全沙数学模型。动边界的处理采用窄缝法 ,并利用此模型对黄河三角洲洪、枯季时悬沙分布以及底床的冲淤进行了数值模拟 ,进而据此探讨了黄河三角洲洪、枯季的冲淤变化规律。