波浪和潮波作用下黄河口快速沉积海床土非均匀固结试验研究

黄河高含沙量水体在弱潮陆相河口入海,80 %的泥沙在河口附近快速堆积。过去研究发现,黄河三角洲潮滩表层沉积物呈现非均匀固结状态。为了揭示该现象产生的机制,在黄河刁口流路三角洲叶瓣潮坪上,现场取土配置黄河口快速沉积形成的流体状堆积物,研究快速沉积的粉质海床土在波浪和潮波作用下的孔压响应及非均匀固结过程。利用静力触探、十字板剪切试验、孔隙水压力监测等原位测试手段,实时测定快速沉积的海床土强度和孔压变化过程。研究发现,快速沉积的粉质土在自重作用下的固结速度很快,正常固结完成后,强度随时间的发展依然不断增加,沿深度方向出现类似原状土体的固结非均匀现象和似超固结状态;在波浪和潮波作用下快速沉积粉质土孔压沿深度出现非均匀变化,在波浪作用下出现了超静孔压的积累。分析发现,该固结状态和强度沿深度方向非均匀变化是由于土体在潮波及潮波和波浪的联合作用下形成的;潮滩表层土体在波浪荷载长期作用下形成硬壳层。     

北堡油田中区东营组储层非均匀性研究

储层非均质性包括微观和宏观非均质性。通过对岩心薄片,铸体薄片,电镜、Ｘ－衍射等试验数据以及测井储层评价数据分析,揭示冀东北堡油田中区东营组储层非均质特征为：储层岩石居分复杂,不稳定组分含量高,分选差,含泥沙质结构;压实作用、溶蚀作用及粘土矿物转化现象普遍,成岩变化大;中小孔细喉结构,连通性差,微观非均质性强。宏观非均质性较强,层内纵向上渗透率差异明显,渗透率非均质参数值较大;层间非均质程度与层内的相近 平面非均质性强,砂体连通性差,有效砂层系数较小,非均质参数在平面上变化太。采用压裂措施,降低储层非均质性,改善储层连通性,可提高开发效果。     

南京下蜀黄土的非均匀性研究

下蜀黄土分布在不同高程的多种地貌单元, 如山顶、阶地、山麓及盆地, 由黄土层和红土层两部分组成, 具有成分和结构差异, 尤其是水稳定性。它是-种非均匀性土层。当其位于地下水位以上或开放性状态时, 土层出现非饱和状态和负孔隙水压力, 产生较大的基质吸力。工程施工中, 可利用这-特性, 但必须控制各种向下净流量, 以抑制土体饱和度增大的趋势。     

储层非均匀性的分形表征技术

系统总结了国外近年来利用分形理论定量表征储层非均匀性方面的进展情况。指出分形理论是储层表征的有力工具,解决了复杂储层定量描述的难题,使储集性预测更可靠更准确。储层具有分形性质,有助于定量地将地质模型与数学模型有机结合起来,对油田开发具有重大意义。     

振动导致黄河口粉质土性质与起动流速的变化

通过现场试验,研究模拟波浪振动导致的黄河口海床表层粉质土重度与强度的变化;通过室内试验,研究了黄河口海床土重度、强度、中值粒径、起动流速随振动能量的变化;将起动流速的试验测试结果与代表性经验公式计算值进行了比较。发现振动导致黄河口粉质土物理力学指标呈现周期性的变化,进而引起起动流速相应的变化;起动流速不仅与土体重度、粒径、强度有关,还与土体承受的波浪荷载振动能量有密切关系;起动流速经验公式计算结果与试验测试值不吻合。     

黄河水下三角洲沉积物强度变化原位测试研究

研究区位于1964～1976年黄河由刁口入海时形成的水下三角洲叶瓣上。1995年为石油开采在潮坪上构筑的交通设施对波浪形成良好的屏障。在屏障两侧各选一典型研究区，于1999年和2002年进行了大量对比性现场原位土工测试，探讨了波浪对黄河口沉积物的次生改造作用，结果表明：(1)较强的波浪荷载作用，不会提高海底沉积物的表层强度，只是导致不均匀程度随水动力作用的时间增长有所加大：(2)较强的波浪荷载作用，使得海底表层沉积物之下一定深度范围内土体强度提高，形成强度硬层：(3)海底沉积物强度沿着剖面线在平面上呈现周期性或间隔性变化。     

路基边坡的非均匀变形分析

某岩质路基边坡被１￣２ｍ厚的砂粘土层覆盖,变形具有明显的非均匀性。边坡地下水水位的大幅度抬升是促进其显著变形的关键因素;变形的非均匀性是由地下水动态对降雨过程的迟钝的反应所决定的;地下水动态对降雨过程的敏感程度受控于土层的初始渗透性、降雨方式和降雨量;能够对地下水动态产生明显影响的降雨过程一般应同时满足以下３个条件;ａ．雨前经历过较长时间的炎热天气,土层蒸发强烈、初始渗透性良好;ｂ．降水过程以中到     

振动导致黄河口海床渗透性变化研究

黄河水下三角洲为细粒粉质土沉积。土体渗透性是海工设计与海床稳定性评价的重要参数之一。在波浪等循环荷载作用下,黄河口海床土渗透系数如何变化尚不清楚。本文利用现场原位振动试验和室内土样振动实验,研究土体渗透系数随所受振动能量的变化,发现循环荷载作用使海床土渗透系数先变小然后持续变大,变化幅值可达4倍多。通过同步测量循环荷载导致的土体容重等的变化,结合试验现象的观测,进一步分析了渗透系数随循环荷载变化的机理。     

波浪导致黄河口海床沉积物超孔压响应现场试验研究

黄河口海床特殊的工程地质性质与复杂的工程动力稳定性问题,均与海床沉积物在波浪荷载作用下的孔压动力响应密切相关。在现代黄河水下三角洲潮间带岸滩选择4个典型研究点,现场模拟波浪作用对原状海床沉积物实施循环加载,利用孔隙水压力观测、沉积物强度测试、样品采集与实验室土工测试等方法手段,测定黄河口原状海床沉积物在循环荷载作用不同阶段的孔压响应与强度变化。研究发现,黄河口原状海床沉积物在经历循环加载过程中,典型的超孔压响应可分为逐渐累积、部分消散、快速累积、累积液化和完全消散5个阶段,分别对应沉积物强度的衰减、增大、衰减、丧失和恢复过程,沉积物的粒度组成与结构性强弱决定了超孔压的具体响应模式。波浪导致原状海床液化深度受沉积物的干密度、孔隙比、饱和度等初始物理性质影响显著,细颗粒组分的相对含量高低也在很大程度上控制着沉积物的液化特性。     

黄河口不同强度粉土液化特性的试验研究

研制真空压缩装置以制备不同强度的粉土土样,并进行动三轴试验,测试不同强度粉土的液化特性。建立了土的强度与动剪应力比的关系,确立孔压增长模型及其参数,探讨土的强度和动应力对液化的影响。结果表明,（1）真空压缩装置制备土样过程中,土体超孔压在24 h内基本消散完毕,28 d贯入阻力达300～400 N,不排水抗剪强度达8 kPa,达到黄河口软弱土的强度;（2）土的强度与动剪应力比基本呈线性关系,且土的强度越高,孔压增长曲线越呈现上凸趋势,破坏时的孔压比也越大;（3）指数模型能够较好模拟黄河口粉土孔压增长情况,其中参数a和b分别位于0.77～5.63和0.17～4.65之间;对于孔压比上限,参数a, b分别为0.92和4.65;孔压比下限,参数a, b分别为1.25和0.89。     

黄河口有机碳的时空输运特征及其影响因素分析

通过2004年4月,2004年9月,2005年9月,2006年4月4个航次,结合2003年8月对河道感潮带的连续同步观测,对低流量下黄河口有机碳的输运特征进行了考察。结果发现:黄河输入至河口的悬浮物中颗粒有机碳(POC)含量约为0.51%,主要以陆源输入为主,几乎不受季节变化影响,由于大量POC含量低的陆源泥沙的稀释作用,浮游植物对总颗粒有机碳的贡献只有在悬浮物含量(TSS)<200mg/L时才能显现出来;黄河口TSS超过455mg/L时,有机碳入海以颗粒有机碳为主;反之,以溶解有机碳为主。黄河口悬浮物在低盐度区沉降作用前后的中值粒径降低,Φ>16μm的悬浮物的沉降作用比Φ<16μm的悬浮物更为剧烈,POC含量随悬浮物粒径的降低而升高,黄河携带的颗粒有机碳80%以上集中在Φ<16μm的TSS中;低流量下,黄河口最大混浊带对POC的过滤效率为65%,混浊带对POC的过滤效应能造成黄河口POC的有效通量被高估;由于受黄河口沉积物向水体解析DOC的影响,在盐度小于10时,DOC几乎不受海水稀释作用的影响,但在盐度大于10的区域DOC与盐度表现出良好的负相关关系,黄河口枯、丰水期淡水端溶解有机碳的有效浓度分别高于实测最高值20%和10%左右,从而造成黄河口DOC有效通量被低估。     

波浪作用下黄河三角洲粉质土海床动力响应分析

应用饱和土动力固结理论和Pastor-Zienkiewicz III动力本构关系,对波浪作用下黄河三角洲粉质土海床的动力响应特征进行了有限元分析,应用总超孔压准则对海床进行了液化判别,并将计算结果与现场观测资料进行对比。结果表明：波浪导致的海床超孔压由瞬态孔压和累积孔压两部分组成;相比均质海床,拥有表面硬层的海床瞬态孔压沿深度衰减更快,累积孔压在表层增长速度更大;不同波浪条件下,瞬态孔压值及其变化趋势较为一致,累积孔压则具有较大的不同。年平均波浪条件下海床不会发生液化;5 a和50 a一遇极端波浪条件下,考虑三维效应和具有表面硬层的海床更容易液化,最大液化深度在海床表面以下2～3 m范围内。计算所得的海床最大液化深度与实测的黄河三角洲海底灾害地貌深度有较好的一致性,表明了文中方法的有效性和合理性。     

基于SOBEK的黄河口一维水力学模型适用性研究

基于黄河口生态环境需水及其配置研究的需要,以平水年洪水过程资料为基础,在黄河下游河口段建立了一维河流数学模型,对年度内及年际间的流量水位过程进行模拟,研究模型的适用性。结果表明,模型在冬季冰冻期内的适用性较低,主要原因为冬季冰封期使模型运用条件发生改变,模拟结果出现误差;去除冰封时段后,模型适用性得到恢复,满足河段的年内应用;而年际间模拟结果表明,河床高程变动是影响模型精度的主要原因,在充分考虑河床的冲淤变化后,经适当校正,模型在河口段仍具有较高的适用性。     

黄河断代工程及其研究意义

提出了黄河断代工程这一全新的研究黄河的学术问题,强调通过对黄河生命发展演化过程中自然发生的重大事件在河流断代界面上、下中沉积物记录的某些重要信息的对比研究,可以获得河道发展、演化、河流行水规律（包括黄河下游环境演变）等方面的重要结论、重大启示,以更好地为当代治河服务,实现维持黄河健康生命的目的。     

水沙环境改变下的黄河口变化遥感监测与分析

黄河上游来水是控制黄河三角洲湿地发育的主导因素。黄河径流特征不断变化,水沙环境不断改变,黄河三角洲岸线、陆地面积、新生湿地及生态状况也在发生着变化。以2000年为界,对其前后几年的来水来沙特征及河口变化特征进行了遥感监测、对比,分析了新、旧水沙环境下黄河口的变化特征及其与水沙条件改变的关系。从分析结果来看,2003年水沙条件相对理想,有利于河口陆地面积增加及生态环境改善。总体来看,1996至2006年间,河口陆地面积增减处于波动状态,整体上呈增加趋势,但增加程度不显著。水沙环境的改变导致黄河口出现了不同的发育特征。     

长江口南汇东滩水动力条件变化的数值预测

南汇东滩紧邻长江口主要排沙通道南槽而成为泥沙沉降的一个重要部位,为促淤围垦提供了有利的滩地和来沙条件,是上海市规划围垦的重点区域。目前上海已在南汇东滩开始实施围垦工程,围垦工程改变了长江口南汇岸线,也改变了南汇东滩的水动力条件。为了解围垦工程实施后水动力条件的变化,采用二维潮流数学模型模拟南汇东滩促淤围垦工程实施前后流场的变化,探讨围垦工程对邻近水域水动力产生的影响,为预测圈围工程实施后南汇东滩变化提供水动力学依据。