海底滑坡块体运动研究综述

海底滑坡是一种极具破坏力的海底地质灾害。其一旦发生,破坏后的块体可以高速运移至数十千米甚至上百千米远,能够对影响区域内的海洋油气生产平台、海底管道、海底电缆等海洋工程设施造成破坏性影响。本研究根据国内外海底滑坡研究领域的最新成果,简要介绍分析与海底斜坡失稳后块体运动有关的调查方法、数值模拟以及物理实验等研究的现状与进展,以期为我国今后海底滑坡地质灾害评价与防治研究提供参考。     

海底滑坡及其反射地震识别综述

<正>海底滑坡是一种重要的地质营力,对于海底地貌塑造、海底沉积物搬运和沉积具有重要意义[1],对于油气和水合物的聚集成藏亦具有重要的影响[2-7]。同时,由于海底滑坡破坏海底的稳定性,其对海底工程(如海底光缆、海上石油钻井平台等)和环境也构成潜在的威胁[8-9]。因此,近年来海底滑坡研究正越来越受到工业界和学术界的关注。由于沉积物在海底滑移时受到的浮力较大,海底滑坡的规模通常要比陆地滑坡大很多[10]。目前全球范围内记录在案的最大海底滑坡是发生在南非海上的Agulhas滑坡,其滑移距离超过140 km,作为单一滑坡事件,它所搬运的沉积物的体积高达20 000 km[11]。人     

海底滑坡典型特征及石油地质学意义

海底滑坡是一种由于重力失稳导致的广泛发生在外陆架-上陆坡-深海平原的沉积物搬运体,是海底沉积物重要的搬运过程,具有较强的侵蚀能力和搬运能力,可将大量陆架沉积物搬运至深海,为深海带来丰富的沉积物。再沉积后的滑坡体因其特殊的内部结构,对海洋油气成藏有重要影响。综合国内外研究,对海底滑坡空间展布特征和垂向结构特征进行总结,对滑坡体岩石物理特征进行梳理,揭示海底滑坡边界特征、内部结构以及岩石物理特征。结合海底滑坡特征,从提供物源、储层、盖层、改变海底温压等方面分析海底滑坡对海底油气藏的积极意义,从破坏盖层、改变海底土体温压环境等方面分析海底滑坡对海底油气藏的负面影响。最后结合国内外研究现状,指出未来应对海底滑坡微尺度特征识别、进一步开展海底滑坡与海底油气藏联系以及加强海洋油气开发致灾风险等方面进行深入研究。     

白云凹陷深水油气开发区海底滑坡的特征、分布以及成因初探

白云凹陷深水区是深水油气勘探开发的热点区域,深水地质灾害严重威胁深水油气开发的施工安全,通过研究其主要深水地质灾害海底滑坡的形成、分布,可对深水油气开发过程中不必要的风险和损失进行预测和预防。通过分析中海油高精度三维地震资料,识别了白云凹陷深水油气开发区的海底滑坡以及与之相关的天然气水合物、气烟囱、泥底辟、浅层气和浅水流等深水地质灾害现象。这些深水地质灾害现象与海底滑坡的发育密不可分,是识别海底滑坡的重要因素。利用地球物理属性识别并发现了白云凹陷规模巨大和分布广泛的海底滑坡,并认为超压流体释放、水合物分解、高沉积速率等主导了白云凹陷海底滑坡的发育,这些主要控制因素都是南海北部新构造活动的产物,新构造活动才是海底滑坡的主要成因。     

海底失稳调查与评价流程

不同于陆地滑坡,海底滑坡由于水动力条件这一特殊因素致使其难以观测,其致灾机理、失稳评价流程等也未形成标准。对海底失稳与致灾机理的深入研究,涉及海斗深渊的形成与演化、深水工程开发的商业利益、海洋地质灾害的预测及海洋工程的安全等诸多问题。海底失稳调查与评价流程分为地质调查、灾害机理分析、失稳评价3个方面,综合地球物理、海底原位监测、数值模拟、物理实验模拟等技术方法,形成从前期调查到后期评估的完整流程,对海底稳定性评价工作具有参考意义。     

海底斜坡稳定性研究进展及分析

海底斜坡稳定性受风暴潮、海底地震等有许多不确定因素影响,易发生失稳破坏,产生较大的海洋地质灾害问题.简要介绍了国内外海底斜坡稳定性研究进展;利用GEO-SLOPE滑坡分析软件进行海底边坡稳定性计算,建立研究区斜坡有限元模型、滑移模式,确定模型计算的基础资料如海底地形参数、地层结构参数、土体强度参数等指标,模拟大风浪和地震力作用等极端条件下斜坡稳定性可靠度计算和数值分析,确定海底斜坡失稳空间特征和斜坡失稳概率,对促进今后的海底斜坡稳定性分析方法研究将会起到一定的指导作用.     

海上油气平台和海底电缆管道信息化系统的设计与应用

为加强对海上油气平台和海底电缆管道的信息化管理,为海洋管理部门的使用审批和相关企业的安全生产提供信息服务和决策支持,文章基于国家海域动态监视监测管理系统,设计开发海上油气平台和海底电缆管道信息化系统。该系统采用多层架构体系,具有较强的扩展性;分为数据整理、行政审批、统计分析、综合展示和系统管理5个功能模块,采用面向服务的软件架构、模型驱动的系统设计和开发以及MVC技术框架等关键技术,实现数据标准化和共享化、审批全过程管理以及二/三维可视化等功能。目前系统运行状况良好,已获取大量海上油气平台和海底电缆管道信息,在三维展示方面仍需完善。     

埕岛油田复杂地形区地形变化趋势研究

位于1976年黄河口东侧的埕岛油田海底复杂地形区对海上石油开采、建立石油平台、铺设海底管线和电缆等造成了一定的困难和危害,通过1999年和2003年两次多波束测量资料对比,分析和研究了埕岛油田复杂地形区的地形变化趋势,为在该海域进行海上平台建设、海底管线和电缆的铺设提供决策依据。     

埕岛油田海上石油平台基础冲刷研究

海洋石油平台的建立会改变平台周围的水动力条件，其中平台的基础及与之连接的海底管缆(输油管道、注水管道、海底电缆等)附近产生冲刷现象，对平台和海底管缆的安全造成威胁。根据对研究区典型平台的4次实洲水深并结合以往资料，分析了埕岛油田海上石油平台基础冲刷的过程及其规律。     

国内外海底斜坡稳定性研究概况

海底斜坡物质受地震、风暴潮等动力因素的影响,其强度变弱,发生失稳破坏,对海底工程设施具有较大的破坏性,引起人们的广泛关注。根据近几年来国外海底斜坡稳定性研究领域的最新成果,简要介绍分析与海底斜坡失稳有关的调查方法、分类、失稳机制、失稳空间和稳定性评价等研究情况。这些方面的成果代表了当前国际海底斜坡稳定性研究的进展和动态,对促进我国今后的海底斜坡稳定性研究将会起到一定的帮助作用。     

海底滑坡作用下滩海管道结构安全分析

海底滑坡作为常见的海洋地质灾害,对海洋油气工程安全产生巨大威胁。海床土体失稳引起滑坡体滑动,会对海底管道产生拖曳作用。基于计算流体动力学方法(CFD)建立海底滑坡体对管道作用的评估模型,采用H-B模型描述块状滑坡体并与试验比较验证,分析不同海床倾斜度滑坡对管道的作用并拟合表达式;研究了海底管道在滑坡作用下的力学响应,并采用极限状态方法开展海底滑坡作用下管道结构极限安全分析,探讨了管道埋地状态时的极限安全界限,建立滑坡作用下管道结构安全分析方法。研究表明:滑坡对管道作用力与海床倾角呈现正相关,而覆土层厚度对作用力影响较小;随着不排水抗剪强度的减小,允许的滑坡宽度和速度均增加,表明土体不排水抗剪强度与引起的拖曳力呈正相关;滑坡土体宽度对极限安全速度影响较大。     

南海北部陆坡神狐海域海底滑坡地球物理响应特征及其与流体活动相关性

海底滑坡广泛发育于海底陆坡上,是改变海底地形地貌的主导因素,也是大陆坡上沉积物往深海盆地搬运的重要方式。利用神狐海域针对水合物储集层做过特殊处理的高分辨率地震资料,首先根据剖面的地震响应特征对该区域海底滑坡的后壁、侧壁以及滑坡内部构造进行识别、分析和解释,其次根据海底及海底以下不同反射时间的时间切片对该区域海底滑坡的整体形态以及空间展布等特征进行了详细刻画。最后结合流体聚集区频谱分析结果以及滑坡分布与流体活动带的对应关系,分析了该区域海底滑坡与流体活动的相关性,推断了该区域海底滑坡的直接诱因。     

天然气水合物分解对海底斜坡稳定性影响研究进展

天然气水合物作为一种新型能源,已经逐渐引起人们的重视。赋存于海底沉积物中的天然气水合物虽然本身作为亚稳定胶结物对海底有建造作用,但是由于其对特定温度和压力条件的严格依赖,海底温压条件的改变会引起其分解,从而使海底沉积物失稳甚至导致海底滑坡。本研究系统介绍了近年来国内外针对天然气水合物合成、物理性质及对海底稳定性影响进行...     

海底斜坡土体失稳的研究进展

根据国内外最新的文献,综述了海底斜坡失稳研究核心问题的进展情况。这些进展主要包括海底斜坡土体失稳的定性和定量研究,以及海底斜坡土体失稳后演变趋势的定性和定量研究。     

黄土-泥岩滑坡渐进滑动失稳的模型试验研究

西北地区的黄土-泥岩滑坡灾害逐渐受到关注，其失稳机理和力学模型成为岩土工程方向的研究热点。以滑动变形为指标来研究黄土-泥岩滑坡的渐进失稳模型，能更好地服务于黄土-泥岩滑坡的监测预警工作。采用土-岩滑动界面处直接渗水的方法，模拟降雨入渗作用下黄土-泥岩滑坡渐进滑动失稳的特征；采用在滑动界面处布置微型孔隙水压力和土压力传感器、在滑坡侧面和表面布置宏观变形观测点的方案，研究黄土-泥岩滑坡的渐进滑动失稳特征。结果显示，黄土-泥岩滑坡在顶部或中部某个位置优先形成拉张式裂缝，随后裂缝逐渐贯通并分割滑坡体，形成“滑移-拉裂-推挤”三段式的失稳模型。黄土-泥岩滑坡渐进滑动失稳模型的建立，对其监测预警和工程防御等方面具有重要科学价值。     

基于SPH深度积分模型的海底滑坡数值分析

海底滑坡会对海洋工程结构物造成严重破坏。滑移速度和距离是量化和分析海底滑坡的两个重要参数。目前BING等计算方法在模拟水下土体流动方面存在局限性,因此通过建立考虑土体固结和侵蚀效应的控制方程,选用摩擦流变模型,采用SPH深度积分算法,对海底滑坡进行了模拟研究。对比不同水深、坡度、接触摩擦系数和侵蚀率条件下的滑移体的速度、高度、长度的时程曲线,整理了最大滑移距离和速度,讨论变化规律。研究成果可为海底滑坡灾害预警和海底管线路由选址提供技术参考。     

克里特海（东地中海）滑坡区沉积物特征

海底滑坡在全球陆缘的各处都有分布。克里特岛的南部记录了大量的滑坡事件。我们在这方面的研究工作主要集中在克里特海——一个介于希腊海槽和克里特岛北部火山弧之间的弧前盆地。本文介绍了P336航次科考有关克里特海构造、沉积物土工原位以及实验室测试结果，并对那些构造活动强烈的海底陆坡区的滑塌作用进行了研究。研究的主要目的是确定沉积物的物理性状和摩擦稳定性，以及这些特性与潜在的触发机制，如构造削峭作用、超孔隙流体压力、弱粘土层或地震震动之间的关系。     

水合物分解对海底边坡稳定影响的数值模拟分析

海底边坡失稳会给人类造成巨大危害,部分海底边坡失稳案例被证实与水合物分解有关。由于海底条件的复杂性,人们很难直接观察水合物分解引起的海底边坡失稳过程。数值模拟可以相对准确地预测水合物分解可能引起的海底边坡失稳状况。通过选用基于ABAQUS软件的有限元强度折减法,模拟海底边坡失稳的过程并得到相应结果,分析了水合物分解程度、水合物带上覆厚度、边坡角度等因素对海底边坡稳定性的影响。结果表明,正常情况下,塑性区首先在坡脚区域出现并逐渐向上发展至坡顶;当水合物分解达到一定程度后,塑性区首先出现在水合物带,随后自水合物带向上发展至坡顶,并和随后在坡脚出现的塑性区形成贯通边坡的塑性带。水合物埋藏越深,越有可能造成大规模的滑坡;边坡角度高于15°时,水合物分解会急剧促进边坡失稳。     

埕岛海上石油平台周边海底管道与电缆的探测技术研究

海上石油平台周边海底管缆密集,管线状废弃物多,且有相互交叉现象,常有管道与电缆分辨不清或将管线状废弃物误判成海底管缆等情况发生。这严重影响了生产运行和作业平台就位的安全,给指挥作业平台插桩、就位、船舶抛锚带来了很多困难和安全隐患。在埕岛油田平台附近海底管道电缆探测技术研究中,利用目前世界上已有的、对海底管缆探测较为有效的各种仪器设备和方法手段,进行了试点研究,从中寻求适合埕岛油田海区海底管道、电缆位置和埋设状况探测的最佳方法和手段。通过试点研究,对探测海底管道和电缆的各种仪器的探测性能、探测方法、探测过程中应注意的事项以及存在的问题进行了较全面的介绍。     

珠江口盆地海底滑坡发育特征及成因机制

海底滑坡属于海洋地质灾害的一种主要类型。国内外海洋领域学者对不同地理位置的海底滑坡做过一些建设性的研究工作,国内学者在南海北部海底滑坡的研究中主要关注的是灾害分区和成因分析,而对南海北部珠江口盆地海底滑坡的形态、类型、规模、分布特征等方面的基础性工作还缺乏系统的科学分析。通过2012年以来对珠江口盆地滑坡区海洋土的静力触探试验、十字板剪切试验及室内分析试验,揭示出珠江口盆地海洋土的垂直分布特征,根据不同深度海洋土的工程性质差异可将该区土体自上而下划分为5层。按照海底滑坡所处的地貌单元不同,把珠江口盆地水深160~1280 m范围内发育的滑坡分为4处规模较大的滑坡带,均呈NE-NEE向展布,主要为顺层型滑坡、圆弧型滑坡和崩塌型滑坡3种基本类型,规模从4 km2到800 km2不等,集中分布在北纬19°-22°,东经113°-117°范围内。通过海底地质环境、水文气象环境及力学平衡分析,指出了影响海底滑坡稳定性的主要因素包括地震活动、海流影响及沉积物质的快速堆积3个方面。