波浪作用下黄河口粉土液化与“铁板砂”形成机制的模拟试验研究

通过室内水槽试验,观测波浪作用下土体产生的振荡现象,分析土体内孔隙水压力的变化及波浪作用后土体强度变化特征,研究了波浪荷载作用下黄河口粉土粒径粗化和“铁板砂”的形成过程。试验及讨论结果表明：在波浪作用下上层粉土体大部分时间处于液化状态;由液化土形成的振荡土层与下部土层之间形成“W”型的滑动面,振荡土层的厚度随着波浪作用时间的增加而变小;细粒物质从振荡土层中的骨架中脱离进入水体中,并在土体表层形成一层以黏粒为主的絮凝状沉积物,其厚度随波浪作用时间的增加而增加,在土体停止振荡前达到最大值;土体液化是“铁板砂”形成的必要条件,而波浪引起的液化土体振荡则使“铁板砂”的形成成为可能。     

黄河口粉质土沉积物侵蚀性动态变化试验研究

通过一系列室内试验,研究了黄河口粉质类沉积物在循环动荷载作用后侵蚀性的变化.在试验中,采用真空预压固结装置制备重塑土样,采用液压伺服土动三轴试验机实现了不同幅值及不同振次的动荷载作用条件,并通过动三轴静态试验及贯入强度测试,测定了动荷载作用后土样强度的变化.通过水槽冲刷试验测试了不同条件的动荷载作用后,土样抗冲刷能力的变化,并进行了临界剪切应力的计算.试验结果表明:对于黄河口粉质类沉积物,动荷载作用后其强度及抗侵蚀性均降低;沉积物强度指标(不排水剪切强度、残余强度、贯入阻力)、侵蚀性指标(起动流速、临界剪切应力、冲刷率)与动荷载幅值、动荷载振次均呈现出较好的线性相关性.     

南海北部油气缓释环境沉积物脂类化合物组成特征

认识沉积环境有机碳留存状况是阐述油气形成过程中有机碳早期成岩的关键内容。以南海珠江口盆地及其邻近海域为背景,通过研究表层沉积物中脂类化合物的形态组成,认识脂类有机碳的来源和留存状态,阐述特征脂类分子的早期成岩特征。结果表明,研究区域表层沉积物有机碳含量为0.22%～0.66%,有机碳稳定同位素分布在-20.88‰～-22.93‰之间,表现为显著的海源特征。沉积物中共检测出21种脂肪酸、6种脂肪醇、8种甾醇和植醇;总脂肪酸、脂肪醇、甾醇和植醇含量分别为12.57～40.27μg/g、5.35～8.98μg/g、0.15～3.75μg/g和0.01～3.99μg/g干重,总体表现为靠近珠江口和台湾海峡略高。脂类化合物的存在形态以游离态(FR)和碱性水解态(BH)为主,酸性水解态(AH)贡献较低;其中植醇和甾醇呈现显著的BH优势,植醇中未检出AH组分的贡献。脂类化合物主要来自于海洋现场生产,海洋微藻和细菌的相对贡献率分别为21.18%～33.78%和11.02%～15.64%,陆源高等植物贡献低于5%。来源于硫酸盐还原菌的支链脂肪酸在靠近珠江口海域高达1.79～2.62μg/g,占总脂肪酸的5.14%～6.50%,并与硫酸盐还原过程相关的古菌分布相一致。     

海底沉积物工程力学性质原位测量方法

随着海洋设施的开发和海底沉积物的调查,了解海底土体的工程力学性质成为必不可少的研究内容。海底沉积物工程力学性质原位测量方法,具有测试快捷,测量精度高,测试结果更加接近真实环境的特点,其应用前景日益广阔。系统介绍了海底沉积物的工程力学性质指标,原位测试的特点,分析了国际上目前主要测量方法的进展情况,包括海底静力触探、海底动力贯入仪、消耗式海底贯入仪、全流动贯入仪、扁铲侧胀等,希望能对我国海底沉积物工程力学性质原位测量技术的发展提供参考。     

循环荷载作用下非饱和粉质底床渗流试验研究

设计了模拟波浪作用下底床渗流的试验装置,制备了不同饱和度的粉土底床。通过室内试验,对比了饱和粉质底床和非饱和粉质底床对循环荷载的响应。室内试验表明,气体的出现降低了底床的饱和度,影响了底床的稳定性,在循环荷载作用下底床更容易发生渗流,出现泥火山等现象。同时,分析实验数据发现孔压没有明显累积,因此,本文中引起渗流发生的作用为瞬态孔压,而非残余孔压。     

波浪导致的海床边坡稳定性分析

利用Biot二维固结理论,计算出波浪引起的海床应力场;在假设海床土体的粘聚力不受波浪作用影响的条件下,推导出了波浪导致弱粘性土或粉土海床失稳的破坏准则,丰富了波浪导致海床失稳的判别方法。并把这一破坏准则用于黄河三角洲埕岛油田海域的海床底坡稳定性分析,讨论了50年一遇和5年一遇两种海况条件下,土体粘聚力对该地区波浪导致海床破坏深度的影响,计算结果表明,土体粘聚力对海床稳定性影响明显。     

新型海上静力触探设备的研制与应用

海上静力触探是一种操作简单、经济高效、测量数据可靠的海床土体原位测量方法。国内自主研发的海上静力触探设备很少能够广泛的应用在实际工程勘察中。本文介绍了一种新型海上静力触探设备,由贯入系统、液压系统、甲板控制系统、浮力系统四部分组成,可在地形复杂多样的滩浅海区域进行连续走航测试。利用这套设备在黄河口海域进行地质勘察,并对该海域的海床土层结构划分进行了探讨,证明了该设备在滩浅海地区的工程勘察领域有者广阔的应用前景。     

Wave-induced seepage and its possible contribution to the formation of pockmarks in the Huanghe (Yellow) River delta

Wave-induced seepage and its possible contribution to the formation of pockmarks in the Huanghe (Yellow) River delta were investigated experimentally and numerically. Laboratory experiments were carried out to explore the response of a layered silty seabed with various saturation conditions under cyclic wave loads, in which the pore pressure and seepage-related phenomena were particularly monitored. Numerical models to simulate wave-induced seepage in the seabed were presented and evaluated, then applied to the Huanghe River delta. The experimental results show that the excess pore pressure decreases more rapidly at the surface layer, while the seepage-related phenomena are more pronounced when large cyclic loads are applied and the underlying layer is less saturated. The proposed numerical models were verified by comparing with the experiments. The calculated seepage depth agreed well with the depth of the pockmarks in the Huanghe River delta. The experimental and numerical results and the existing insitu investigations indicate that the wave-induced seepage may be a direct cause of the pockmarks in the Huanghe River delta. Extreme storm waves and the dual-layered structure of hard surface layer and weak underlying layer are essential external and internal factors, respectively. Wave- or current-induced scour and transport are possible contributors to the reformation of pockmarks at a later stage.     

南海北部陆坡表层沉积物强度特征研究

随着海洋开发活动由浅海走向深海,南海北部陆坡的沉积物强度特性逐渐成为关注热点。本文通过参与2015年与2016年共享航次计划,在南海北部莺琼陆坡、神狐陆坡、东沙陆坡、台湾浅滩陆坡进行沉积物重力取样与箱式取样,并现场剖样,用以进行沉积物强度测试。地质取样结果表明东沙陆坡砂含量相对较高并发现直径约22cm黑色气孔状碳酸盐结核。在神狐陆坡沉积物表层发现活体壳类生物,在110cm深度处发现壳类生物遗骸。十字板剪切试验与笔式贯入试验结果表明南海北部陆坡,沉积物强度差异较大。但总体而言,除东沙陆坡外,莺琼陆坡、神狐陆坡、台湾浅滩陆坡表层沉积物强度一般较低。0～20cm范围内,笔式贯入阻力一般小于0.1N,十字板剪切强度最大一般不超过10kPa。0～300cm深度范围内,沉积物强度沿深度方向大致呈递增趋势,个别站位递增趋势不明显。台湾浅滩陆坡等南海北部陆坡表层沉积物存在强度分层:分层界面以上,沉积物强度较低;分层界面处,沉积物强度骤增。该分层界面可能是海底滑坡的潜在滑动面。     

基于参考压缩线的砂土压缩模型

等向压缩线不唯一及V-lgp空间内非线性变化是砂土压缩模型构建过程中存在的两大问题.通过分析砂土的等向压缩曲线变化特征,结合其力学特性提出了与临界状态线在0点相交并与其它等向压缩线在高压下相互汇聚的等向压缩线作为参考压缩线.采用ln(V-Vmin)-(p/pa)ξ空间内线性函数来描述参考压缩线与临界状态线.利用当前体积...