黄河水下三角洲扰动粉土微观结构特征分析

黄河水下三角洲分布着大量的扰动粉土层,其微观结构与未扰动粉土相比有显著差异。基于浅地层剖面探测、钻探取样等技术,利用电子扫描显微镜、图像处理等方法来研究扰动粉土的微观结构特征。结果表明,扰动粉土与未扰动粉土两者在结构类型、颗粒之间的接触方式、粒度组成、定量参数等方面均存在显著差异。扰动粉土与非扰动粉土的结构类型都属于骨架状结构,不同的是扰动粉土以直接接触为主,粒间无细粒及黏粒成分相隔。扰动粉土粒度组成偏向粗化,孔隙比降低、含水率升高、饱和度升高、比重增大、颗粒圆形度降低、颗粒分形维数降低。同时探讨了扰动粉土微观结构差异原因及其与工程地质性质之间的关系,认为在波浪作用下粉土中孔隙水的渗流带走细粒物质,颗粒发生重新排列从而导致微观结构变化,进而使其强度得以提高。     

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。     

黄河水下三角洲沉积厚度、沉积速率及砂体形态

本文通过多年水下实测剖面对比,对黄河水下三角洲现今活动叶瓣沉积厚度、沉积速率和砂体形态进行了研究。厚度分布等值线呈椭圆形,长轴与海岸平行。口门处沉积速率最大,平均最高值可达240cm/a之多,前三角洲沉积速率小于30cm/a,平均约15cm/a,三角洲侧缘小于50cm/a,平均约30cm/a。三角洲叶瓣砂体成分受物源控制,主要由粗粉砂组成。通过与世界六种典型三角洲砂体模式对比,认为黄河三角洲叶瓣砂体有其特殊性,代表具高密度流的三角洲砂体特征。     

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。     

基于FCM方法的黄河水下三角洲沉积动力环境分区

客观定量地确定沉积动力环境分区是理解区域沉积动力过程的重要基础。本文以黄河水下三角洲表层沉积物的粒度分析数据为基础,运用模糊c均值聚类（FCM）等方法对该区域的沉积动力环境进行了分类、识别、分区及制图表达。结果表明,研究区域的沉积动力环境可分为3个类别,分别代表了冲刷、冲淤混合和淤积3类不同形式的沉积动力环境。各类别沉积动力环境的隶属度分布图具有指示其在不同空间位置处出现的可能性大小及其优势分布区的作用,而由模糊隶属度值生成的沉积动力环境分区图也与研究区域实际的沉积动力空间格局有着较高的吻合度,表明制图结果是合理和有效的。研究结果可为黄河三角洲滨海区地貌演变趋势分析和海岸防护提供重要的参考价值。     

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。     

黄河水下三角洲液化与未液化粉土的工程地质性质对比研究

以黄河水下三角洲埕岛海域海底粉土为研究对象,分析液化后重新固结粉土与未发生过液化粉土的工程地质性质差异,从浅地层剖面影像、土体的静力学参数、动力学参数、微结构特征等方面对比论述二者的不同,从而分析液化对粉土工程地质性质的改造作用。研究结果表明,粉土液化后层理结构消失,土体的主要静力学参数及动力学参数均增大,微结构特征表现为面孔隙比、圆形度及分形维数均减小,总体上土体液化固结后工程地质性质提高,若使液化过的粉土再次发生液化,需要更大的外动力条件才能实现。由于液化后粉土层理结构改变,细粒物质析出,颗粒重新排列,形成更加稳定的结构,从而强度随之增大。     

长江水下三角洲的动力沉积

2002年9-10月在长江水下三角洲获取了163个表层样,综合粒度、有孔虫、介形类、有机碳以及CaCO3含量的资料表明,研究区明显分为两部分,即长江河口现代三角洲扣晚更新世末期三角洲。根据表层沉积物的粒度特征,现代水下三角洲可以分为以黏土质砂扣细砂为主的前缘斜坡区(A区)、以黏土质粉砂为主的前三角洲区(B区)扣以砂一粉砂一黏土为主的三角洲向陆架过渡区(C区),呈现较为明显的粒径细化趋势,有机碳与黏土含量呈现明显的正相关,CaCO3含量的变化不大,从Pejrup图可以看出现代三角洲从A区到C区的动力递减变化。晚更新世末期三角洲(D区)粒径较粗,有孔虫扣介形类的氧化壳含量较高,有孔虫扣介形类的丰度扣含量也较高,CaCO3的含量较高,与现代三角洲形成明显的对照。对比20世纪70年代和80年代的资料,近岸物质趋向粗化,北支水下沙脊发育,现代三角洲不断向外扩展,残留砂面积减少。50多年来河口来沙的减少已经引起整个现代三角洲物质粗化,现代沉积区沉降中心面积大幅度减少。     

长江口水下三角洲现代沉积速率

长江口水下三角洲采集的两个柱状样放射性核素137Cs分析表明,长江口水下三角洲137Cs剖面中均存在清晰的最大蓄积峰,与1963年的137Cs散落沉降相对应,剖面中同时存在可对应于1959年的较清晰的次级蓄积峰,由此计算得到1959-1964年长江口水下三角洲的平均沉积速率为2.4~4.8 cm/a,1964-2006年减小到1.4~1.8 cm/a。反映出长江口水下三角洲整体淤积速率有很大程度的减小,很可能是三峡蓄水导致流域来沙量大幅度减小所致。虽长江口水下三角洲各处淤积速率减小程度不同,但降低的速度很快,表明长江三角洲发育已出现重大变化,水下三角洲局部地区已观察到侵蚀现象。     

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。     

黄河水下三角洲沉积物在循环荷载作用下土体中孔压变化实验研究

利用室内周期循环加载试验 ,对黄河水下三角洲土体中孔隙水压力的变化加以测定 ,通过对波浪水槽试验和动三轴试验 2种方案所获数据分析认为黄河水下三角洲土体 (粉土、粘质粉土、粉质粘土 )存在一破坏的循环极限荷载。在小于此极限循环荷载作用情况下 ,土体中孔隙水压力总体呈现下降趋势 ,没有积累升高的过程 ,不同于砂土在循环荷载作用下孔隙水压力升高导致液化的情况。这一现象对判别黄河水下三角洲土体破坏机制的研究有重要意义。     

黄河水下三角洲沉积物输运及海底冲淤研究

根据黄河水下三角洲的特点,建立了一个垂直平均二维沉积物输运数学模型,结合潮流和沉积物资料,模拟研究了沉积物输运机制和海底冲淤演变过程。模拟结果表明,垂直河口射流的潮流决定了本区沉积物净输运的总体格局,风应力对悬浮泥沙和推移质泥沙运动也起到重要作用。潮流底应力和活动层厚度分布表明,黄河口门和埕岛油田附近海域是潮流底应力和活动层厚度高值区,为沉积物活跃区,海底稳定性弱,易于侵蚀再搬运。冲淤计算表明,埕岛油田附近海域为冲刷中心区;现在河口水下三角洲在断流时为冲刷区,正常行河时则转为淤积区。     

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。     

黄河水下三角洲土体失稳研究现状与展望

高分辨率声学调查结果表明,黄河水下三角洲上存在大量的不稳定地貌.总结了关于黄河水下三角洲海底土体的塌陷与滑坡2种失稳破坏的研究现状,指出目前对塌陷与滑坡机理研究的成果主要还是定性分析或推测,缺少理论计算分析和现场及室内的测试验证.     

风暴浪导致的黄河口水下土体破坏试验研究

本文试验利用取自黄河水下三角洲的样品 ,重塑后铺设水槽底床进行水槽试验 ,并利用原状土进行动三轴试验 ,2种试验均测定土体内的孔隙水压力。根据各种情况下孔隙水压力的变化记录 ,表明土体破坏同时其孔隙水压力产生骤变。将本文试验结果与在黄河水下三角洲不稳定区的原位沉积动力学试验孔隙水压力测试结果对照 ,说明黄河三角洲水下斜坡某些土体的破坏 ,未出现波浪循环荷载作用下孔隙水压力积累升高所导致的土体液化破坏 ,而是风暴浪对海底的强切应力作用致使土体产生剪切破坏     

插拔桩对黄河水下三角洲浅层土的扰动及恢复研究

黄河水下三角洲埕岛海区浅部地层自上而下主要有三种结构类型:厚层粉土-软弱粉质粘土型、薄层粉土-软弱粉质粘土层型和厚层软弱粉质粘土层-粉土或粉质粘土层型。具桩靴平台在研究区内进行插拔桩,扰动或破坏表层土,拔桩后形成桩坑。桩坑的恢复夷平和坑内回淤土层性质直接影响后期海洋工程进行。本研究利用浅地层剖面仪、声纳、野外钻探及室内实验等方法对桩坑内外土体的性质进行了探测。探测结果表明,三种类型底土在插拔桩后,回淤地层结构及其物理力学性质与原地层比较,有较大差异。     

浅表土体强度对黄河水下三角洲微地貌形成的控制作用

通过在黄河三角洲潮滩现场进行土体强度试验研究，发现黄河三角洲沉积土体强度浅表存在空间非均匀性，指出浅表土体强度的非均匀性是控制黄河水下三角洲微地貌形态复杂性的基础。     

现代长江、黄河河口水下三角洲 不稳定性的对比研究

现代长江口、黄河口水下三角洲地区的海底上发育有大量规模形态各异的不稳定性现象。其中沙波和浅埋的生物气体是长江口水下三角洲发育的主要形态，而滑坡和一些冲蚀结构则是黄河口水下三角洲的主要类型；它们在分布上也有较大的差异，长江水下三角洲主要呈垂直岸线分布，而在黄河水下三角洲则表现为平行岸线分布；分析认为这些现象与其河口的沉积环境和动力机制密切相关。     

黄河三角洲湿地资源生态旅游开发利用研究

在研究黄河三角洲自然环境演变的基础上,对黄河三角洲湿地生态旅游资源的特征及其生态旅游开发潜力进行了分析研究,并针对黄河三角洲湿地生态旅游开发方式和途径以及开发中应注意的问题提出了建议。     

渤海海流概况及其输沙作用初析

本文讨论了渤海及黄河口附近海域的海洋动力状况，潮流和风暴急流是输送黄河入海泥沙的主要动力。