埕岛海域海底冲淤的初步数值研究

从沉积动力学的角度,在分析实测和历史资料的基础上,首先总结出埕岛海域的海底冲淤变化规律,尔后通过潮流场的模拟,数值求解输沙方程,以研究埕岛海域的海底冲淤.初步探讨运用数值模拟手段来研究海底冲淤变化.     

基于CPTU解释黏性土不排水抗剪强度方法研究

黏性土的不排水抗剪强度Su是海上风电工程设计中重要的力学参数之一,孔压静力触探测试（简称CPTU）无法直接测得黏土强度,但其所提供的锥尖阻力、侧摩阻力以及孔隙水压力与土体的不排水抗剪强度存在映射关系,国内外基于CPTU已经演化出多种解释土体不排水抗剪强度计算公式。基于滨海某海上风电项目,开展了原位CPTU试验、三轴不固结不排水（UU）、三轴固结不排水（CU）、固结快剪（CQ）以及船上微型十字板剪切（MVST）试验,对已有计算公式的适用性进行了校验,分析发现需根据区域场地情况对其中经验系数进行相应的调整以提高计算精度。研究基于CU试验结果,结合工程实例对原有公式中经验参数进行优化修正,最后通过误差分析,验证了修正预测模型的准确性与合理性,利用改进后的修正预测模型可使江苏地区海域黏性土不排水抗剪强度的计算得到更准确的结果。     

神狐海域W18/19区块水合物上覆层水平渗透系数分布

水合物储层上覆地层水平渗透系数是水合物试采工程设计的关键参数之一。以我国南海北部神狐海域W18/19区块水合物上覆钙质黏土层孔压静力触探数据为依托,在剖析基于位错理论的地层水平渗透系数预测模型基本原理的基础上,进行W18/19区块水合物层上覆钙质黏土层水平渗透系数纵向分布规律预测。结果表明,Elsworth方法不适用于W18/19区块水合物层上覆钙质黏土层水平渗透系数评价;W18/19区块水合物层上覆钙质黏土层水平渗透系数为0.1×10^-8～4×10^-8 m/s,且随着深度的增大而减小;30mbsf以浅地层预测结果受扰动较大,30mbsf以深地层的水平渗透率系数为0.1×10^-8～0.6×10^-8 m/s,且不同模型预测结果间的差异较小;孔压扩散模型和初始孔压分布函数的差异是导致不同模型预测结果差异的根本因素。     

海底管线区浅表层土孔压静力触探参数特征及应用

利用东海陆架海底输油管道路由调查获得的孔压静力触探数据和钻探资料等,采用统计分析的方法,对管道路由区5m以浅土体的孔压静力触探曲线特征、土的分类方法鉴别作了探讨,结果表明:研究区5m以浅黏性土的锥尖阻力(q_c),侧摩阻力(f_s)值较小,且随深度呈线性增加,粉质土的q_c,f_s值增大,但随深度线性增加规律不明显,砂类土的q_c值急剧增大,但f_s值变化不大;Robertson法和Eslami-Fellenius法两种土类划分方法均适用于研究区浅表层软土的土类划分,但Robertson法在判别粉质土时受到一定限制,Eslami-Fellenius法判别较为准确,应用简单。本研究可为我国在海底管线工程路由勘察中直接利用孔压静力触探(CPTU)参数划分土层和判别土类作铺垫。     

南中国海神狐海域天然气水合物上覆地层不排水抗剪强度预测

浅层沉积物不排水抗剪强度（Su）是深水作业的关键参数之一。为了获取南海神狐海域首次海域天然气水合物试采区W18-19框体的基本工程地质特征,试采工程准备阶段开展了原位孔压静力触探测试（CPTU）及大量的室内实验。本文将主要基于CPTU计算不排水抗剪强度的基本模型,采用微型十字板、电动十字板、袖珍贯入仪及不固结不排水三轴实验,确定该区域不排水抗剪强度的基本模式,并提出适用于南海神狐钙质黏土层的不排水抗剪强度纵向分布规律计算模型,对该区域水合物上覆层的不排水抗剪强度进行预测。 结果表明,基于总锥端阻力、有效锥端阻力、超孔隙压力的模型系数分为13.8、4.2、14.4。综合考虑地层压实效应和含气情况,本文提出的分段函数预测模型与室内结果的一致性较好,可用于工程设计阶段进行工区不排水抗剪强度纵向分布规律的预测。另外,基于有效锥端阻力的不排水抗剪强度经验模型适应于浅层极软-较硬压实的钙质粘土层,基于超孔隙压力的不排水抗剪强度模型适用于较硬-坚硬的不含气层,而基于总锥端阻力的不排水抗剪强度计算模型则适用于坚硬含气的钙质黏土层。本文提出的分段函数模型有效的提高了经验模型在南海神狐水合物赋存区的适用性,计算结果可为工程安全评价提供支撑。     

神狐海域W18/19站位天然气水合物上覆层不排水抗剪强度预测

天然气水合物上覆层不排水抗剪强度是水合物试采过程中导管喷射设计、地层沉降和井壁稳定性分析的关键参数。孔压静力触探(CPTU)为地层强度参数纵向分布规律研究提供了有效途径。本文基于南海北部神狐海域W18/19站位水合物上覆层的CPTU测试结果和室内实验数据,建立了该区经验锥头系数的确定方法,并基于确定的经验锥头系数求解上覆层不排水抗剪强度。结果表明：W18/19站位水合物上覆层由上至下为强度逐渐增大的钙质黏土,基于总锥尖阻力、有效锥尖阻力、超孔隙压力求解钙质黏土不排水抗剪强度的经验锥头系数分别为13.8、4.2、14.4。水合物上覆层不排水抗剪强度随着深度的增加逐渐增大。基于CPTU建立的不排水抗剪强度计算方法能反映钙质黏土不排水抗剪强度的纵向分布规律。     

海底麻坑内外土体物理力学特性差异研究

为了研究海底麻坑内外土体物理力学特性的差异,以杭州湾口外软土海底发现的大型麻坑为研究对象,分别在麻坑内外进行了4站15m孔压静力触探(CPTU)测试、2口钻孔共48个柱状样样品的常规土工试验,结果表明麻坑内土体相较麻坑外土体抗剪强度高、压缩模量大,饱和度、孔隙率和含水量低,而浅层气在海底土体中的赋存形式是造成这种差异的主要原因。     

Stress History Estimation Method of Underconsolidated Soil by Partial Piezocone Dissipation Tests

The paper discusses a new method to put forward to determine the initial pore pressure by extrapolating the last segment of measured pore pressure versus the inverse square root of time scale through incomplete pore pressure dissipation test. For underconsolidated soil, the estimated initial pore pressure is greater than the hydrostatic pore pressure. With the calculation of the initial pore pressure, the status of the consolidation of underconsolidated soil can be evaluated by calculating the apparent degree of consolidation which is defined as excess pore pressure generated by piezocone penetration divided by the difference between the total pore pressure measured by piezocone and in situ hydrostatic pore pressure. The apparent degree of consolidation is less than one as the soil is underconsolidated. The Northern Expressway Connection project of Chongqi Bridge is introduced as an example of practical application. In this case, the studied area is slightly underconsolidated, which is consistent with the results of the laboratory oedometer tests. Finally, compared with overconsolidation ratio (OCR) values from the oedometer tests, a new formula to estimate the OCR of underconsolidated soil using the apparent degree of consolidation was presented. It indicates that the OCR of underconsolidated soil can be proposed directly from partial piezocone dissipation tests.     

黄河口埕岛海域表层沉积物土性的区域变化及其机理分析

搜集汇总黄河口埕岛海域地质勘察资料,研究该区土性参数区域分布特征,包括分析海域内土体类别,绘制不同区域内地基承载力、标贯击数、粘粒含量、含水量、孔隙比和液塑限等值线图.研究发现,海域表层土体主要由粉土和粉质粘土组成,此外还有小面积的粉砂和淤泥质土,中部大面积地区为粉土,东南区域分布有粉质粘土和淤泥质土;地基承载力较高的区域主要分布在海域中部与西南部,海域的北部与东南部土体强度较低,并且含水量、孔隙比和液塑限也较大,土性区域变化与水深变化特性较为一致.最后分析土性区域变化机理认为,极端海况下该区土体发生液化剪切破坏,沿斜坡滑移运动一定距离后再次沉积可形成这种现象.     

Shallow-water imaging multibeam sonars: A new tool for investigating seafloor processes in the coastal zone and on the continental shelf

Hydrographic quality bathymetry and quantitative acoustic backscatter data are now being acquired in shallow water on a routine basis using high frequency multibeam sonars. The data provided by these systems produce hitherto unobtainable information about geomorphology and seafloor geologic processes in the coastal zone and on the continental shelf.Before one can use the multibeam data for hydrography or quantitative acoustic backscatter studies, however, it is essential to be able to correct for systematic errors in the data. For bathymetric data, artifacts common to deep-water systems (roll, refraction, positioning) need to be corrected. In addition, the potentially far greater effects of tides, heave, vessel lift/squat, antenna motion and internal time delays become of increasing importance in shallower water. Such artifacts now cause greater errors in hydrographic data quality than bottom detection. Many of these artifacts are a result of imperfect motion sensing, however, new methods such as differential GPS hold great potential for resolving such limitations. For backscatter data, while the system response is well characterised, significant post processing is required to remove residual effects of imaging geometry, gain adjustments and water column effects. With the removal of these system artifacts and the establishment of a calibrated test site in intertidal regions (where the seabed may be intimately examined by eye) one can build up a sediment classification scheme for routine regional seafloor identification.When properly processed, high frequency multibeam sonar data can provide a view of seafloor geology and geomorphology at resolutions of as little as a few decimetres. Specific applications include quantitative estimation of sediment transport rates in large-scale sediment waves, volume effects of iceberg scouring, extent and style of seafloor mass-wasting and delineation of structural trends in bedrock. In addition, the imagery potentially provides a means of quantitative classification of seafloor lithology, allowing sedimentologists the ability to examine spatial distributions of seabed sediment type without resorting to subjective estimation or prohibitively expensive bottom-sampling programs. Using Simrad EM100 and EM1000 sonars as an example, this paper illustrates the nature and scale of possible artifacts, the necessary post-processing steps and shows specific applications of these sonars.     

海底声学底质分类技术的研究现状与前景

对海底声学底质分类技术的研究现状进行了分析。介绍了目前典型的底质分类设备、软件以及可采取的分类方法,探讨了我国开展海底声学底质分类技术研究、开发的可行性与具体实现的思路。     

胜利埕岛海域海底松软沉积物声学探测方法探讨

胜利埕岛海域位于复杂的黄河三角洲沉积体系中．由于黄河的断流,在风浪和海流作用下原三角洲体系受到侵蚀．在部分海底具有松散沉积物沉积。采用侧扫声纳、双频测深仪及浅地层剖面仪3种海上物探方法,对埕岛海域海底松软沉积物进行声学探测,确定了浮泥、软土层顶、海底界面及浮泥和软土层和海底界面及浮泥和软土层的厚度,研究了埕岛海域海底松软沉积物的基本分布变化规律,为今后海洋工程地质勘察海底松软沉积物奠定了基础。     

埕岛海区浅地层地质灾害因素分析

埕岛海区处于特殊的地理位置,是海底地质灾害频发地带,因而直接威胁到海上工程设施的安全。过去多限于对某些重点区域有针对性的声学探测和实测资料的解释,通过收集20多份井场调查资料,对埕岛海区浅地层地质灾害按水深进行分类,并对成因进行分析。结果表明,5m等深线以浅多冲蚀沟槽;8～12m地质灾害体类型较多;12～16m多为充填相地层。     

黄河口埕岛海域土性特征的统计分析

通过搜集汇总埕岛海域地质勘察资料,绘制表层土体的平面分布,分析该区粉质黏土、粉土和淤泥质土的土性均值、变异系数和互相关系数,结果发现,埕岛海域沉积的土体主要以粉土和粉质黏土为主;该区土体重度、含水量、孔隙比和液塑限变异系数均较小,压缩性参数变异系数相对较大;根据文中的回归公式,可由含水量求出孔隙比、重度和压缩参数。最后基于Vanmarcke土层随机场模型,采用空间递推法计算土性在竖向上的非均匀程度,竖向相关距离位于0.49~O.93m之间,且与水深无相关性。     

埕岛海区浅表层地质特点分析

利用浅地层剖面、旁测声纳、洲深及钻孔资料对埕岛海域进行了全面的勘察和研究,总结出该海区浅表层地质的分布特点和演化规律,说明了该海区灾害地质现象产生的原因,为胜利油田海上建筑物的安全作业提供了科学依据．     

静力触探技术在东海陆架工程勘察中的应用研究

通过对东海大陆架海底浅表层土样的静力触探参数进行统计分析,得到该区域细砂、粘土、淤泥质土和淤泥的静力触探统计值,建立了研究海区基于静力触探参数的土类判别图,可用于快速判定土的类别.根据静力触探参数,并应用经验公式估算了海底粘性土的抗剪强度和灵敏度,对估算公式经验系数选择进行了深入研究,提出在研究海区应用经验公式进行粘性...     

基于IDW 的埕岛海域水下三角洲地形演变

为研究埕岛海域水下三角洲地形演变,利用1958—2014年间埕岛海域7个不同时期水深点的数据,采用 不同插值方法开展适用性比较,确定选用反距离加权法进行数据插值,生成研究海域范围内7期水深地形图。通过栅格计算对不同时期的水深地形进行研究,分析比较了各个时期的地形特征,总结出区域内地形演变规律。研究表明,埕岛海域内整体地形呈西南高东北低走势,3~12 m 等深线间水下岸坡地带地形最为复杂且变化剧烈,走河期淤积中心不断向东北方向推进,最大淤积厚度超过12 m,废弃后侵蚀中心逐步向岸移动,且后期侵蚀速率明显降低,形成了“陡-缓-陡”的地形特征。     

混合土层吸力筒沉贯阻力算法研究及应用

为补充DNVGL-RP-C212规范关于混合土层内吸力筒沉贯阻力计算参数的不确定描述,基于长乐外海风电场多个吸力筒基础的沉贯负压监测成果,对黏土—砂混合土层内吸力筒沉贯阻力算法进行研究。提出了基于黏粒含量确定侧阻力修正系数kf的算法,引入桩基工程中基于静力触探试验（CPT）的fs计算桩侧剪切强度的经验算法,并对其进行修正,用于计算吸力筒的沉贯侧阻力。对两种算法的准确性进行了验证,对其可靠性进行比较,提出了以前者计算结果为准,后者计算结果作为校核依据的建议。     

胜利油田浅海区域海底土层的液化判别方法分析

针对胜利油田海上石油勘探开发区(埕岛油田)的海底饱和粉土(砂土)液化判别问题,结合工程研究实例,对土层液化判别的各种方法进行对比分析,指出了当前各种方法的局限性和不足,为海底土层的液化判别分析提供了新思路。