曹妃甸浅滩海洋工程地质特征及插桩深度研究

论文摘要

研究区位处渤海湾东北部曹妃甸浅滩,是冀东油田海上油气的主要勘探区块。区内滩涂广阔,潮沟广布,沟壑纵横,水深变化较大,海洋动力环境复杂。本文系统总结了曹妃甸浅滩地区的海洋沉积动力环境和工程地质特征,着重讨论了影响自升插桩式海洋石油钻井平台插桩深度的主要因素,并就插桩式平台的实际插桩深度与理论计算深度出现偏差的原因进行了分析,得出研究区内平台插桩计算时类似砂体关于标贯击数与均匀圆粒沙的内摩擦角φ经验关系的地区性经验公式。研究表明,曹妃甸浅滩包括障蔽内潮坪区、障蔽外浅海区和大型潮道区。障蔽内潮坪区发育有小型潮汐三角洲及指状沙脊,属于主要受潮流控制的低能环境区;障蔽外浅海区受波浪、潮流控制,局部发育沙波;大型潮道区由两条南北、东西向潮道组成,潮道在横剖面上呈不对称“U”形,在潮道转弯的外侧为陡坡,内侧为缓坡。研究区内底质沉积物的分布与水动力条件有明显的一致性,其物理力学性质由于分布区域的不同具有明显的差异性。由于多期三角洲的沉积叠加,区内地层情况复杂多变,根据各层组分及物理力学性质,研究区内40m以浅地层在垂向上可分为8层,其中,第②层重粉质砂土层厚度较大,横向分布稳定,且多出露于海底,在波浪、潮流、及土体自重等因素作用下呈现粒径单一、粗化,土体密实等状态,整体表现出较高的力学强度,对海洋工程,特别是海洋钻井平台的适宜性具有较大影响。插桩式海洋钻井平台桩腿一般无法贯穿第②层重粉质砂土,实际插桩深度与理论计算插桩深度偏差较大。本文着重分析了该层土的沉积环境、砂体自身厚度、插桩过程对土体强度的影响等因素,就土体物理力学参数的选取以及计算方法的适用性进行了讨论,得出研究区内类似砂体的关于标贯击数与均匀圆粒沙的内摩擦角φ经验关系的地区性经验公式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 0.1 研究现状
• 0.2 研究意义
• 0.3 研究内容
• 1 研究区概况
• 1.1 研究区地理位置
• 1.2 研究区气象条件
• 1.2.1 气温
• 1.2.2 降水
• 1.2.3 风
• 1.2.4 雾
• 1.2.5 海浪
• 1.2.6 潮汐与潮流
• 1.2.7 风暴潮
• 1.2.8 海冰
• 1.2.9 地震
• 2 研究区地貌特征
• 2.1 障壁内潮坪区
• 2.2 障壁外浅海区
• 2.3 大型潮道区
• 3 研究区工程地质特征
• 3.1 前第四系地质概况
• 3.2 研究区底质类型划分及其物理力学性质
• 3.2.1 底质划分及命名原则
• 3.2.2 海底沉积物分布规律
• 3.2.3 海底表层沉积物物理力学性质
• 3.3 研究区工程地质分层
• 3.3.1 工程地质分层
• 3.3.2 地质时代
• 3.3.3 各工程地质分层的物理力学性质
• 3.4 工程地质稳定性分析
• 3.4.1 斜坡稳定性分析
• 3.4.2 砂土液化评价
• 4 研究区桩基适宜性研究
• 4.1 桩基计算方法
• 4.2 刺穿分析
• 4.2.1 软弱下卧层强度验算
• 4.2.2 相对刺穿的安全系数
• 4.3 桩基承载力计算
• 4.3.1 钻孔地层分布及参数
• 4.3.2 桩基计算结果
• 5 平台实际插桩深度的讨论
• 5.1 关于表层粉砂硬层的探讨
• 5.1.1 沉积环境对土体强度的影响
• 5.1.2 土体厚度对其强度的影响
• 5.1.3 插桩过程对土体强度的影响
• 5.1.4 砂土物理力学参数选取的偏差
• 5.1.5 计算方法的选取的局限性
• 5.2 插桩深度分析
• 5.2.1 太沙基（K.Terzaghi）极限承载力公式
• 5.2.2 插桩深度验算
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢