辽东湾近岸堆积冰表面形态特征分析

2005 年 1 月在辽东湾盘锦市附近的海滨进行了堆积冰表面形态的现场调查.使用全站仪测量了 5 条不同起伏程度的堆积冰表面轮廓剖面,利用表面起伏高度数据和表面轮廓线在平均高度处的切角数据分析了堆积冰表面形态特征.对堆积冰区内的 3 个冰脊进行了内部层状结构观测,外部破碎冰块尺寸测量和 1 个冰脊涨、落潮时表面高度变化测量.利用这些数据,描述了冰脊内的分层结构;统计分析了冰脊外表层的破碎冰块尺寸并得到描述它们的主要参数值.此外,对冰脊涨、落潮时的表面形态进行了三维仿真绘图并计算了其表面形态参数.     

泥水盾构泥膜动态形成机制研究

随着大直径泥水盾构的广泛应用,盾构掘进过程切削成层土的可能性越来越大,常规的静力平衡的方法不能有效地控制开挖面的稳定。从泥膜形成的机制入手,将泥水仓中的泥浆视为由液相和颗粒相组成的两相流,将开挖地层视为多孔介质,利用多相流在多孔介质中的渗流特性提出了泥膜动态形成的过滤模型。此模型将泥膜视为控制体,并认为泥膜形成过程中遵守质量守恒和体积守恒定律,从边界条件上认为单位时间内从单元体内排出水量与土体积的压缩量相等。过滤模型较好地揭示了泥水盾构掘进过程中泥膜的动态形成过程和开挖地层力学性质的动态变化过程,对泥水盾构正面稳定有较为重要的意义。     

海冰爬坡和堆积行为的试验研究

对于浅海区采油平台等设施常采用斜坡式人工岛形式,虽然在一定程度上起到降低海冰对平台的作用,但是海冰沿着斜坡上爬至平台并形成堆积,同样也会对平台设施造成破坏,因此有必要对海冰堆积爬坡的关键参数进行研究。通过在冰排前进方向放置混凝土实体结构物模拟海冰堆积和爬坡过程,分析了模型冰爬坡和下滑角度、最大堆积高度等关键参数以及模型冰断裂长度的统计特性及其与变形模量的关系,试验结果表明水位越高,冰排越容易发生堆积爬坡。破碎的模型冰在结构物前堆积后,形成爬坡角和下滑角。爬坡角随着堆积体的增大而增大,下滑角则逐渐减小。堆积冰高度一定时,高度不再增加,在来冰方向会形成新的堆积。这种现象为浅海区海上结构物的防冰减灾提供了新思路。     

大凌河口附近海冰的内部结构分析

在中高纬度水域,近海与海洋生产建设不可避免的要遭遇冰的影响,尤其在冬季。因此,认真研究海冰的基本物理性质和本构特征尤为重要。对取自大凌河口的两根海冰冰样进行分析,沿厚度连续地自上而下竖直切片,并且等间距地水平切片,在正交偏光镜下观测冰晶结构;同时测量了每个样本不同位置的密度、盐度和含泥量以及分析其孔隙率;最后探讨了这些物理量之间的关系。结果得到:冰样上层为颗粒状晶体,中下层为柱状晶体;气泡多为球形,百分含量较低;冰密度在860～930kg/m3之间,盐度随深度呈C字型变化。