黄河水下三角洲表层粉土的冲切破坏与残留楔体研究

有桩靴的桩基在黄河三角洲海域表层硬粉土厚度＜3.5 m的区域插桩时,桩靴下部会形成残留楔体进入下卧软土层内,导致实际插桩深度比理论计算插桩深度少0.5～1.0 m.表层粉土冲切破坏形成弹性楔体,其厚度与桩靴宽度和地基土的内摩擦角有关.楔形体的产生可利用太沙基(K.Terzaghi)浅基础理论结合滑移线场理论解释.残留楔体的厚度受软黏土的厚度和抗剪强度控制.     

现代黄河水下三角洲粉土的临界水力坡降探讨

通过室内试验，测定不同密实度粉土的临界水力坡降。由试验结果可以看出，粉土的临界水力坡降与一般砂土有着较大差异，一般耗生土临界水力坡降icr＝（ρ-ρw）/ρw，变化范围在0.8-1.5之产，而现代黄河水下三角洲粉土的临界水力坡降为9.5-16.5。同时对土体进行受力分析，考虑颗粒间的凝聚力，对以上结果产生的机理,工找出临界水力坡降与其物理性质指标之间的关系。     

波浪作用下黄河三角洲海底粉土液化特征对比研究

作为一种常见的近海海底灾害地质现象,波致海床液化严重威胁着黄河三角洲地区海底工程设施的安全。粉质海床液化后,海底粉土的结构、物理和力学性质均发生了改变,研究该变化规律尤其是评估液化后海底粉土再次发生液化的可能性具有重要的理论意义和应用价值。本文利用室内动三轴仪对取自黄河三角洲已液化和未液化海底粉土开展了液化试验对比研究,讨论了已液化和未液化海底粉土在孔压增长模式和轴向动应变发展趋势方面的异同,对比分析了二者的液化势。研究结果表明：应变标准比孔压标准更适用于评估黄河三角洲地区海底粉土的液化势;孔压和动应变发展模式均表明与未液化粉土相比,已液化海底粉土再次发生液化的抗力有所提高;已液化和未液化海底粉土归一化孔压比u_d/σ₃与循环加载次数比N/N_f间相关关系可采用双曲线或指数函数模型进行定量化描述;未液化海底粉土的波致液化临界循环应力比约为0.20,已液化海底粉土的临界循环应力比约为0.35。研究成果有助于加深对海底粉土波致液化特性的认识,亦可为循环应力历史影响下的土体力学性质研究提供参考。     

现代黄河水下三角洲砂土液化模式

根据实际勘探资料及室内土工试验结果，按极限平衡理论和线性波动理论等，分析了现代黄河水下三角洲砂土在地震和波浪动力因素的作用下发生液化的可能性，并根据其液化过程实质是孔隙水压力产生、发展和消散的过程，总结出砂土液化模式应包括四个阶段；（１）压密阶段：孔隙水压力升高至砂土本身强度，使颗粒产生相对位移；（２）初始液化阶段：孔隙水压力升至土层所受侧向压力，产生较大应变；（３）完全液化阶段：孔隙水压力升至土层上覆有效应力，产生喷水冒沙现象；（４）塌陷形成阶段：孔隙水压力消散。     

南海海底细粒土的工程地质性质基本特征

本文通过对南海陆架、陆坡海洋细粒土的工程地质性质基本特征的研究,发现宏观上受控于它的沉积环境,微观上又受控于它的物质组成、物理化学特征、微结构特征。     

黄河水下三角洲浅表土体的风暴液化问题

黄河水下三角洲的地质勘察揭示了海底浅表地层发生的各种灾害地质现象.以风暴浪导致海底土体液化观点,结合土体动力三轴试验、波浪水槽试验,对黄河水下三角洲浅表地层土体的液化发生条件、形成模式、液化土体运动以及地层发生的重新层化问题进行了分析,指出黄河水下三角洲的灾害地质由于风暴浪导致海底粉质土液化运动而形成,液化后土体运动形...     

黄河水下三角洲塌陷凹坑构造形成的水槽试验研究

黄河三角洲沉积物以粉土为主,在黄河水下三角洲发现大量的塌陷凹坑微地貌,平面形态以封闭的圆形或椭圆形为主,直径为10～30m,凹坑内扰动土体与下部稳定土体界面呈向上凹的圆弧面。通过室内波浪对粉土底床作用的水槽试验,发现波浪可以使粉土底床浅表部分土体振荡运动,底床发生振荡运动土体处形成凹坑,凹坑内土体表层为落淤黏土,下部为粗化粉土。据此分析黄河水下三角洲塌陷凹坑构造形成的一种模式是：在风暴浪侵蚀作用阶段,局部浅表土体发生振荡运动从而产生凹坑,凹坑内扰动土体因波浪的振荡作用而离析溢出细粒黏土成分,从而形成比周围物质成分粗的土体;在静水状态下,凹坑内表层落淤细粒黏土,形成下粗上细的二元结构,凹坑内沉积物呈透镜体状。黄河水下三角洲塌陷凹坑的形态规模对研究风暴作用具有很好的指示意义。     

西沙海槽东部海底浅表层土工程地质特性及水合物细粒土力学性质试验

利用2012年在西沙海槽东部海域获得的25个重力柱状样的土工试验分析,以及以南海北部陆坡区浅表层土为试验介质的含水合物细粒土的力学特性模拟试验结果,对西沙海槽东部海域浅表层土的工程地质特性和含水合物细粒土的力学特性进行了综合分析。结果显示西沙海槽东部海域浅表层土土质类型单一,主要为高液限粉土,粉砂含量较高,黏粒含量次之,砂粒含量极少。通过差异显著性检验,陆坡斜坡及北槽坡区与槽底平原和南槽坡区浅层土的工程地质特性差异显著,而垂向上各区浅表层土的工程特性无显著性差异,整体为一高含水率、高塑性、高压缩性和低抗剪强度的软弱高液限粉土层。以细粒土为试验介质,不同水合物饱和度土的土力学特性有较大差异。低饱和度的土表现为两次塑性破坏,而高饱和度的土仅表现为一次塑性破坏。水合物细粒土的黏聚力值随饱和度的增加呈现先增加后降低的趋势,内摩擦角随饱和度的变化不明显。     

黄河水下三角洲浅表土体的风暴液化问题探讨

黄河水下三角洲的地质勘察揭示了海底浅表地层发生的各种灾害地质现象。本文以风暴浪导致海底土体液化观点,结合土体动力三轴试验、波浪水槽试验,对黄河水下三角洲浅表地层土体的液化发生条件、形成模式、液化土体运动以及地层发生的重新层化问题进行了分析,指出黄河水下三角洲的灾害地质由于风暴浪导致海底粉质土液化运动而形成,液化后土体运动形式与波浪运动一致,液化土体运动造成的土颗粒分异而使地层重新层化,并初步指出了风暴浪导致海底土体液化在地学、环境、工程等方面的研究问题。     

黄河水下三角洲海底粉土微观结构分形特征研究

以黄河水下三角洲海底粉土为研究对象,基于扫描电子显微镜技术获得了大量的海底粉土SEM(scanning electron microscopy)图像,综合运用Image-Pro Plus(IPP)和Photoshop图像处理软件来提取粉土的微观结构参数,以分形理论为指导,运用"周长-面积法"对海底粉土进行了分形特征研究,分析了阈值、放大倍数对粉土分形维数的影响及确定方法,并探讨了分形维数的环境及工程地质意义。研究结果表明,黄河水下三角洲海底粉土的颗粒及孔隙具有特殊的分形特征,分形维数为1.6~1.8;不同分维值在一定程度上反映了波浪扰动强度的不同;分形维数可以表征抗剪强度参数,粉土的黏聚力和内摩擦角随分维值的增大而增大。     

波浪作用下液化粉土流动特性拖球试验研究

粉质土大量存在于黄河水下三角洲地区,粉土液化过程中具有类似流体的性质,可以把液化过程中的粉土视为黏性流体进行研究。基于流体力学中Stokes黏滞阻力原理,在波浪水槽试验基础上,设计了一套测量液化过程中粉土流变特性的拖球装置,并对其实用性进行验证。在铺设有粉土底床的波浪水槽中埋入可以水平滑动的小球,通过拖动小球在粉土中水平运动,测量小球所受阻力值的大小,用以计算液化粉土表观动力黏度。充分考虑试验中波浪要素、超孔压比等因素的影响。结果表明,该装置能够满足试验要求;波浪循环荷载作用下,观察到了孔压的累积至液化的过程;波浪参数对结果有较大影响,其中波高越大,表观黏度值越小;同一波高情况下,表观黏度随时间缓慢增加;随着超孔压比的升高,波浪作用下粉土表观黏度值逐渐减小。     

黄河水下三角洲液化引起的灾害研究现状

对20世纪80年代以来有关黄河水下三角洲液化引起的灾害调查实例成果和诱发因素进行了简要汇总,认为该区这些灾害成因之一是液化破坏所致;然后,重点对近期液化破坏的两种研究方法(试验测试和数值计算)及其成果进行了综述,同时,分析了研究中存在的问题;最后探讨今后可进一步研究的内容,建立该区基本土性区域概况,测试波浪作用下土体的液化过程及建立液化引起的灾害发生过程及运移结果预测体系,是今后需要研究的核心内容。     

波浪作用下粉土中的孔压响应及其在粉土海床稳定性评价中的应用

粉土在波浪等动荷载作用下极易发生液化破坏,而孔隙水压力在粉土动力学行为中扮演了一个很重要的角色,其发展变化会直接影响到土体的稳定性。因此,通过室内波浪作用下的粉土孔压响应模型试验探讨了孔压与波浪之间的响应情况,发现波浪能量的影响沿土层深度递减,水深条件相同时,响应的孔压随波高的增大而增加,当波浪作用足够长时间后粉土发生液化破坏,此时粉土内累积的孔压小于上覆土体的自重应力。根据结果提出了1种评价粉土海床稳定性的方法。     

现代黄河水下三角洲土体工程性质及固结沉降特性研究

现代黄河水下三角洲沉积速度快,具有含水量高、密度低的特点,极易因固结压实产生沉降,从而导致地形变化。本文通过收集位于现代黄河水下三角洲的2个钻孔资料,分析了2个钻孔的工程性质,计算了土体的最终固结沉降量和沉降速率。结果表明,由于黄河改道及钻孔所在位置不同,2个钻孔的10m以浅沉积物有明显的差异,ZK-1的表层沉积物有明显的粗化现象,相应的工程性质也有所差别;根据Terzaghi一维固结理论,计算得到ZK-1和ZK-2孔的最终固结沉降量分别为2.08和1.70m,单位厚度土体的沉降量在0.2~9.6cm/m之间;土体达到稳定状态大约需要15~20a,厚度50m以内土体的平均沉降速率为6.5~8.5cm/a。     

循环荷载下粉土液化流动特性拖球试验研究

基于流体力学中的Stokes黏滞阻力理论,以振动台试验为基础,开发了一套测量液化过程中粉土流变特性的拖球试验装置。在铺有粉土海床的模型箱内埋设光滑小球,通过测量小球水平运动过程中所受阻力值的大小,计算粉土液化的表观动力黏度,分析粉土液化过程中的表观动力黏度与超孔压比之间的关系,以及液化后表观黏度与应变率的变化规律。试验结果表明,振动台试验下,孔隙压力表现为迅速上升,粉土迅速达到液化状态;振动过程对海床固结影响较大;粉土海床在未达到完全液化状态时（ru<1）,表观黏度随超孔压比增大而减小,在液化状态下（ru=1）,剪应力随应变率增大而减小,粉土呈现出剪切稀化的特点,为典型的非牛顿流体特征。     

海底浅表层不同土类静力触探参数与物理力学性质对比研究

海底土的物理、力学特性是海洋地质学、海洋土工学、海洋地质灾害等调查研究及海洋资源开发环境条件调查和评价等方面非常重要的资料,海底静力触探试验(CPT)是获取这方面资料的一种快速高效、成本低、测试精度高的原位测试方法。它可同时获取海底土锥尖阻力、侧摩阻力等方面的连续原位测试数据,这些数据与海底土取样样品测试分析资料及物探资料结合,可对海底土的工程特性等作比较全面的分析和评价。本文对采集的海底土样的静力触探参数与海底土样的物理力学指标进行相关分析,分粘性土和砂类土二类,建立了海底浅表层土的静力触探参数与物理力学指标之间的相关方程。利用相关方程可以通过静力触探的数据来推算土的物理力学指标,进而对海底土的工程情况作较全面的评价。     

厦门港湾软土的工程地质性质的研究

厦门港湾除深槽主航道水动力较强地段、基岩出露地段、礁石区及基岩岸段外,表层普遍覆盖了一层对工程不利的厚约1～20m、高含水量、高压缩性、中-高灵敏度的第四纪滨海沉积相的软土。本文探讨了研究区软土的成因和一般工程特征,应用线性回归分析得出天然含水量W对液性指数I、孔隙比e及压缩模量Es的回归方程。并分析了该软土的震动触变性和对桩可能产生负摩阻力问题及防治。     

东海油气资源区海底沉积物的工程地质特征

根据2001年6月的航次调查及随后的沉积物样品的试验室分析资料,从物理性质和力学特征各方面对东海油气资源区海底沉积物进行了综合工程地质特征研完。发现本区沉积物结构、剪切特征、含水量和液塑限随深度的变化而变化;本区海底沉积物类型既分布有中砂、细砂和粉砂3种砂性土,也分布有扮质粘土、淤泥质粘土和粘质扮土3种粘性土,沉积物的物理力学性质与相立的土类性质相一致。     

黄河水下三角洲浅表局部扰动地层工程特性与成因

通过浅地层剖面声学探测资料,发现黄河水下三角洲浅表存在局部扰动地层,扰动地层多与负地形相伴生,地层扰动最大深度可达5m。通过对黄河水下三角洲浅表局部扰动地层和其周围正常地层的工程地质调查,对比得出扰动地层的工程地质特性好于周围正常地层。结合已有的水槽试验研究,认为海底浅表局部扰动地层的形成及其工程地质特性的变化是由波浪导致局部土体的振荡滑动造成。     

波浪作用下黄河口粉土液化与振荡层形成试验研究

通过室内水槽试验,观察波浪作用下土体产生的现象,分析了土体内孔隙水压力的变化及波浪作用后土体粒度组成变化特征,研究了波浪荷载作用下黄河口粉土液化和"振荡层"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"形的滑动面,振荡土层的厚度随着波浪作用时间的增加而变小;在波浪的振动和孔隙流体的共同作用下,土颗粒重新排列,细粒物质向上迁移,土体底部土颗粒粒径较为粗大,振荡层范围内土颗粒粒径组成相似,粒径分布范围较小;其内部孔压比随深度和波浪作用次数的增加而较少,土体内部积累的超孔压逐渐消散,海床土体逐渐趋于稳定。