黄河水下三角洲海底粉土微观结构分形特征研究

以黄河水下三角洲海底粉土为研究对象,基于扫描电子显微镜技术获得了大量的海底粉土SEM(scanning electron microscopy)图像,综合运用Image-Pro Plus(IPP)和Photoshop图像处理软件来提取粉土的微观结构参数,以分形理论为指导,运用"周长-面积法"对海底粉土进行了分形特征研究,分析了阈值、放大倍数对粉土分形维数的影响及确定方法,并探讨了分形维数的环境及工程地质意义。研究结果表明,黄河水下三角洲海底粉土的颗粒及孔隙具有特殊的分形特征,分形维数为1.6~1.8;不同分维值在一定程度上反映了波浪扰动强度的不同;分形维数可以表征抗剪强度参数,粉土的黏聚力和内摩擦角随分维值的增大而增大。     

风暴潮作用下黄河水下三角洲斜坡稳定性研究

斜坡失稳是河口海岸环境中典型的灾害地质现象之一,其对采油平台、海底管线和电缆的危害性是巨大的。本文以黄河三角洲地区埕岛油田典型海域为研究对象,通过地球物理探测和工程地质钻探获取了10m深度范围内海底土体的分层情况和各土层的物理力学特征,利用GEO-SLOPE/W软件对其水下斜坡的稳定性进行了定量计算。结果显示,极端海况下,水下斜坡表层土体存在产生滑移破坏的可能。另外,对该区海底斜坡失稳的机理进行了探讨,认为风暴潮引起的巨浪是其主要诱因。     

基于CEL算法的神狐海域泥火山内部物质运动过程数值模拟

以南海北部神狐海域地震剖面识别的泥火山为基础,基于耦合的欧拉-拉格朗日算法（CEL）模拟了泥火山内部物质的运动过程。通过不同阶段的对比分析,研究探讨了泥火山的形成机理,总结了泥火山内部物质的运动特征及规律。数值模型的结果显示泥火山形成过程中物质的运移具有明显的阶段性变化,展现了物质在运移时的应力与应变的不规则变化规律,本文根据这些变化分析了泥火山形成过程中应力、应变与能量的强度变化趋势。地层在物质向上刺穿过程中受力分布表现出明显的不均匀性,中间部位的突起破裂引起两侧地层的隆升。由模拟结果提供的泥火山形成过程中内部物质的特征,可以推动对泥火山形成机制及过程的进一步认识,同时也能对深部底辟构造以及油气迁移提供理论指导。     

基于物理试验的海底滑坡涌浪研究

灾难性海啸有时由海底滑坡运动造成,海底滑坡的涌浪产生过程研究是海啸研究的关键。海啸形成主要受控于滑体的几何尺寸、滑动速度、水深、滑动角度等因素。基于这些因素,文章设计并实施了水下刚性滑块正交物理实验。试验中滑块的厚长比在0.035~0.180之间,斜坡滑道的倾角在10°~16°之间,Froude数处于0.18~0.70之间。试验分析表明初始涌浪形成早于滑块停止;初始波谷（最大波谷）是在滑动最大速度时产生的,波谷位置也是速度最大时滑块的质心位置。初始涌浪波的典型特征是大的波谷与小的波峰。利用试验的输入输出数据,回归推导形成了最大波谷和最大波峰计算公式。试验分析结果深化了对海底滑坡产生海啸的认识,为海底滑坡海啸预测提供了基础和技术支撑。     

旅游海滩质量评价在海滩管理中的应用研究——以南澳岛青澳湾海滩为例

海滩是宝贵的旅游资源,健康的海滩系统在旅游、沿岸防护安全等多方面能提供很多有价值的服务,但当前旅游海滩在生态环境质量、旅游体验等方面尚存在诸多问题。旅游海滩质量评价是对旅游海滩自然属性和开发利用水平的综合评价,能较为客观地反映出旅游海滩环境质量水平,是较为有效的海滩管理工具之一。本研究在现场环境调查和游客问卷调查的基础上,建立旅游海滩质量评价指标体系,开展了广东青澳湾海滩质量评价,并对其影响因素进行分析。结果显示:当前青澳湾海滩开发程度、海滩环境质量尚未达到良好水平。根据评价结果,对青澳湾海滩的可持续发展提出了完善海滩旅游配套设施和配套服务,对海滩进行系统的规划,建立科学的旅游海滩质量评价体系和环境监测、调控体系等建议。     

南海北部海底沙波迁移规律及其在台风作用下的响应研究

本文在南海北部海底沙波已有研究的基础上,总结分析了研究区表层沉积物以及沙波的形态、分布、迁移特征;使用区域海洋模式（ROMS）模型模拟了研究区2010-2011年的底部流场数据;利用Rubin公式模拟计算了海底沙波的迁移规律,并与搜集所得资料进行对比分析;结合台风资料及底流数据,分析了台风对海底沙波运移的影响。研究结果显示:海底沙波运移方向的计算结果与搜集所得资料比较吻合,均为向东向南方向;不同站点的迁移距离在0~21.8 m之间,且为往复累积的结果。这表明:Rubin公式在ROMS模型模拟所得底流资料的支撑下,可以再现海底沙波的迁移过程。模拟计算的研究区内两个站位在"凡亚比"台风影响期间的迁移距离分别为2.0 m、2.9 m,分别占其年运移量的9.17%和26.36%,说明台风过境能对海底沙波的迁移产生重大的影响。     

黄河水下三角洲液化与未液化粉土的工程地质性质对比研究

以黄河水下三角洲埕岛海域海底粉土为研究对象,分析液化后重新固结粉土与未发生过液化粉土的工程地质性质差异,从浅地层剖面影像、土体的静力学参数、动力学参数、微结构特征等方面对比论述二者的不同,从而分析液化对粉土工程地质性质的改造作用。研究结果表明,粉土液化后层理结构消失,土体的主要静力学参数及动力学参数均增大,微结构特征表现为面孔隙比、圆形度及分形维数均减小,总体上土体液化固结后工程地质性质提高,若使液化过的粉土再次发生液化,需要更大的外动力条件才能实现。由于液化后粉土层理结构改变,细粒物质析出,颗粒重新排列,形成更加稳定的结构,从而强度随之增大。     

调水调沙对黄河三角洲切变锋及冲淡水扩散的影响

基于Delft3D构建了包含利津以下河段的黄河口三维水动力数值模型,通过2011年调水调沙期间的大面站观测资料对模型进行了验证,结果表明模型可以很好地描述研究区的流场特征和盐度分布。通过3个工况,分析调水调沙对切变锋位置、强度、历时的影响,总结出地形成因和径流成因的两类切变锋。表层低盐中心位于入海口东北外海,与径流入海后形成的顺时针环流一致。底层淡水受地形成因切变锋面抑制,主要被限制在口门右侧的河口前缘,并沿岸线向ES—S扩散,形成底层低盐中心。高径流时表层冲淡水向北侧扩散更远且偏转半径更大;低径流时盐水楔位于河道内,外海盐度波动较弱。平流作用与水体净输移有关,提供了绝大部分的淡水通量;潮泵作用在近岸更为强烈,反映了口门两侧不同位置、层位截然相反的盐度-潮流相位关系。     

海洋静力触探在海上平台桩基承载力计算中的应用

静力触探探测具有原位性、连续性、高效性以及高分辨率的优点,利用海洋静力触探探测成果计算海上平台桩基承载力具有非常大的应用空间。以胜利油田埕岛海域某平台为例,使用ROSON100型海洋静力触探仪对平台各桩腿开展原位探测,同步进行钻探取样及室内土工参数测试。分别利用静力触探和钻探取样测试成果计算了平台桩基承载力,对比讨论了3种桩基承载力计算方法之间的异同。结果表明:3种方法对应的桩侧摩阻力随埋深变化整体趋势基本一致;基于一定区域工程经验,钻探规范法和静探间接法得到的桩端阻力、单桩极限承载力基本吻合,而静探直接法得到的桩端阻力和单桩极限承载力相较前两者明显偏大;考虑以粉砂作为持力层的前提下3种桩基极限承载力计算方法表现出较好的兼容性。研究成果可为海洋工程桩基承载力计算提供新的借鉴,具有一定科学意义和应用价值。     

青藏铁路多年冻土工程的研究与实践

青藏铁路建设需穿越高原多年冻土区, 在探明沿线多年冻土分布特征的基础上, 合理确定了青藏铁路线路的走向方案.在多年的冻土研究和工程实践的指导下, 有针对性地开展了 5 个不同类型冻土工程试验研究, 取得重要科研成果, 指导设计和施工.全面总结4 a来青藏铁路多年冻土工程的研究与实践, 提出了“主动降温, 冷却地基, 保护冻土”的设计思想, 制定了路基、桥涵、隧道成套工程技术措施和先进施工工艺, 对确保多年冻土工程质量发挥了重要作用.