海底沙波迁移过程原位观测简易装置设计与试验

海底沙波的迁移对海底基础工程具有潜在危害,成为人们日益关注的热点。目前对海底沙波迁移过程的研究缺乏原位长期观测数据的支撑,设计一种海底沙波迁移过程的原位观测装置,通过水压差与高程差变化的对应关系来确定沙波的形态变化和迁移过程。并且在室内波浪水槽中对装置观测的可行性和观测结果的准确性进行验证,同时在仰口湾潮滩进行现场观测应用。该装置室内试验测量计算得到沙波表面高度变化5.9 cm,而观测得到沙波表面高度实际变化5.5 cm,两者吻合程度很好。试验结果表明,这套海底沙波迁移过程原位观测装置能对沙波外部形态变化进行测量且准确度较高,为海底沙波迁移的观测提供了新方法。     

土岩结合条件下深基坑支护方式研究

以青岛地区“上部土层、下部岩层”的土岩结合地质条件为背景,对该地区深基坑支护方式进行总结,得出土层桩锚与岩层喷锚相结合的主要支护形式。选取青岛地区两个典型深基坑--青岛地铁李村站为实例,对该地铁车站基坑变形进行数值模拟。结果表明：桩锚、喷锚、内支撑相结合的支护体系在青岛地区具有很好的实用性,尤其在控制基坑水平位移、围护桩内力及周边地表沉降等方面效果明显,这将为青岛地铁后续工程设计提供有效指导,并为类似土岩结合地区深基坑支护设计提供借鉴     

波流作用下海底边界层沉积物再悬浮与影响因素研究

海底沉积物再悬浮及其分布取决于海洋水动力、沉积物类型与床面形态之间复杂的相互作用,准确地理解和确定沉积物再悬浮过程对于沉积物输运的研究具有重要的意义。本文在祥云湾海洋牧场典型海域开展现场原位观测,获取研究区波浪、海流及悬浮沉积物浓度数据;分析了波、流作用下海底边界层悬浮沉积物垂向分布特征,并探究了海洋水动力和床面形态对悬浮沉积物垂向分布的影响。结果表明,研究区波流之间的相互作用不显著,沉积物再悬浮受控于风暴浪作用,风暴浪作用下底床切应力可以达到沉积物临界切应力的10～15倍,沉积物的再悬浮滞后于风暴浪作用2～3 h。在波浪荷载微小的情况下,悬浮沉积物垂向分布呈现"I"型,波浪荷载下,悬浮沉积物垂向分布呈现幂指函数分布,表现为"L"型;床面形态随波、流作用而演化,影响沉积物的再悬浮过程,u_?w/u_?c=1.00可作为波浪和海流起主导控制作用的床面形态的判别依据,纯波浪荷载作用下的u_?w/u_?c显著高于波浪主控作用下,但二者之间的界线随着波浪荷载的增加而升高。     

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。     

黄土迁移入海过程中工程性质的变化研究

黄河流经黄土高原携带巨量泥沙入海,并在河口沉积形成黄河水下三角洲。黄土沿黄河流域自西北高原迁移至东部渤海的过程中,其工程性质必然也会发生相应变化。归纳总结近30年来黄河流域地区黄土研究资料,统计不同区域黄土的物理性质、成分、结构特征、力学性质与动力特性,分析黄土从黄土高原到东部渤海发生的变迁。研究结果显示在迁移入海的过程中黄土的容重、含水量变大,可塑性减弱;主要成分仍为粉粒,但黏粒含量增加,砂粒含量减小,于此同时,黄土孔隙也被更好地充填,结构由疏松变紧密,压缩性相应减弱;黄土的抗剪性区域性变化,而抗震性和抗液化强度变大。本研究对深入理解黄土地质灾害机理、科学指导黄土地区工程建设具有重要意义。     

表面渗流对生态边坡中客土稳定性影响研究

讨论表面渗流对生态边坡中客土稳定性的影响,设计并进行了同一种客土的无渗流和表面渗流情况下的稳定性试验。表面渗流情况下客土的破坏模式与无渗流情况下相同,即一条沿平面网上表面的平行于原边坡坡面的直线滑动面。利用表面渗流情况下的客土稳定性试验结果,验证了杨俊杰等提出的客土稳定设计图表的适用性。试验结果和理论分析均表明,渗流使客土的稳定性显著降低。     

悬浮泥沙含量与电导率关系及其影响因素的实验研究

为了寻求一种简单、快速、连续测定悬浮泥沙含量的方法,以高含沙量海区黄河口泥沙为研究对象,利用电导率仪测定了不同悬浮泥沙含量水体的电导率。前期实验结果已经证明悬浮泥沙含量与电导率之间有很好的线性关系。在此基础上扩大研究范围,并对影响悬浮泥沙含量与电导率关系的因素进行定量分析,结果表明,盐度、温度、颗粒粒径对电导率具有一定的影响,其中盐度的影响最大,颗粒粒径的影响最小,几乎可以忽略。在此基础上通过大量的实验数据初步建立起在盐度、温度较大变化范围内电导率与泥沙含量的一般函数关系,为实现海水悬浮泥沙含量的现场电导率原位监测系统提供可靠的数据支持。     

黄河水下三角洲硬壳层特征及其液化过程研究

为揭示黄河口水下三角洲硬壳层的土性特征和风浪作用下的液化破坏状况,选择典型研究区,在现场利用普氏贯入仪测试硬壳层的强度特征,原位取1m原状样进行室内土工试验;利用重锤锤击荷载板的方式模拟波浪对硬壳层的动力作用,通过孔压探头和普氏贯入仪实时监测土体内孔压和振动前后强度的变化;通过理论计算研究硬壳层在不同风浪等级下的液化深度。通过研究发现,（1）硬壳层土体基本上处于超固结状态,且超固结比随深度增加而减小,大王北和刁口地区硬壳层强度约是新滩和广利港的两倍,离河口近的地区强度的变异系数比远的地区要大;（2）根据孔压随振次的变化关系,现场土体在振动过程中,孔压的增长经历了4个阶段,即初始阶段、增长阶段、稳定阶段和衰减阶段,且表层土体达到液化,深层的未液化;（3）大王北硬壳层在6~10级风浪下的平均液化深度仅为7~11cm,新滩和广利港硬壳层在6~10级风浪作用下的液化深度达32~42cm。强度高的硬壳层液化深度小,低的液化深度大,这种液化深度的差异性造成了地貌上的凹凸不平。     

探头尺寸对FFP确定海底沉积物性质影响的原位试验研究

自落式贯入仪(Free-Falling Penetrometer, FFP)是一种新型海底沉积物原位测量设备,用于海底沉积物工程性质原位调查。本文基于自主研发的FFP设备在黄海海域开展现场贯入试验,分析探头尺寸对判断沉积物性质的影响。研究表明,在不同沉积物中探头尺寸对贯入深度、贯入阻力和沉积物类型判断有不同影响。在细粒沉积物中探头尺寸对贯入深度、贯入阻力影响较小;在根据贯入阻力变化划定分层时,小直径探头能反应贯入阻力更为细小的变化。在粗粒沉积物中探头尺寸影响更明显,大尺寸探头使贯入阻力变大,贯入深度减小。根据标准化深度和硬度因子可区分粗粒沉积物和细粒沉积物,在粗粒沉积物中探头尺寸增大,硬度因子减小,有利于细化沉积物类型。     

黄河口海底斜坡不稳定性调查研究

黄河的高含沙量和河口快速沉积,形成了独具特色的水下三角洲。利用精密的深度记录仪,高分辨率的地震剖面仪和旁侧扫描声纳,结合海底钻探、取样、测试及室内土工分析,得到了与黄河一口海底不稳定性有关的水下底坡的形貌特征,沉积物类型、空间分布及基本物理力学性质。水下底坡失稳破坏主要型式为塌陷洼地和粉砂流冲沟。在暴风浪作用下,水下底坡原破坏区发生复活,复活时间与风暴潮的开始与结束相对应。这种重新开始和重复的移动明显地限制在滑坡体的内部,既没有扩大,也没有向斜坡上后退。目前亟待于开展波浪作用下土体动力响应过程现场和室内实验研究,以揭示底坡破坏的成因机制,从而建立水下底坡失稳破坏和工程地质环境质量的定量预测评价方法,指导近海工程活动中地质灾害的减轻与防治。