波浪导致粉质土缓坡海底滑动的研究 ——以黄河水下三角洲为例

论文摘要

在粉质土缓坡海底上,出现塌陷凹坑、土体滑动、粉砂流等工程地质灾害,而在这样的粉质土海岸,人类又有活跃的工程活动,比如黄河三角洲的石油平台建设、海底电缆管线铺设等,因此波致粉质土缓坡海底滑动的研究,对海洋生产的防灾控灾具有重要意义,基于此开展了本论文研究工作。本论文以粉质土缓坡海底为研究对象,根据海底地质调查获得的缓坡海底浅表塌陷凹坑等工程地质灾害问题,确定以波浪作用导致的粉质土缓坡海底滑动为研究目标,并以黄河水下三角洲粉质土海底作为研究实例,利用水槽试验、动三轴试验、现场调查测试试验、理论分析与计算、以及对前人研究成果的归纳总结等方法,展开研究工作。论文研究利用水槽试验手段,观察得到缓坡海底滑动过程,表现为浅表局部软弱土体在波浪波峰波谷的剪切作用下发生成层运动并向深处发展的滑动;利用模拟波浪作用的动三轴试验,得到粉质土在循环荷载作用下强度弱化,强度指标减小的规律,强度降低后的粉质土在波浪剪切作用下能够发生滑动,从而解释了粉质土缓坡海底滑动的机制;利用黄河三角洲潮滩现场的测试试验工作说明了粉质土海底发生滑动等工程地质灾害分布的差异性;利用理论分析给出了波致粉质土缓坡海底滑动的计算方法,并计算得到在波浪作用下粉质土强度弱化后,黄河水下三角洲缓坡海底能够发生滑动;利用多维联合概率采用重点抽样法给出波浪导致海底滑动概率研究的随机模拟方法;基于海底粉质土在大的波浪作用下可以发生强度弱化、指标降低,对粉质土海岸开敞航道在风暴浪作用期间的骤淤问题,提出风暴浪状况下的航道淤积模式为“悬移质+推移质+层移质+泥沙流滑+航道侧面土体滑坡”。

论文目录

• 摘 要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 本文的研究对象
• 1.2 研究意义
• 1.3 已有研究工作
• 1.4 本文的研究工作
• 2 黄河三角洲粉质土海底的基本特征
• 2.1 概述
• 2.2 海底泥沙的粒度特点
• 2.3 地形地貌特征
• 2.4 土体物理力学特征
• 2.5 黄河三角洲土体矿物及微结构特征
• 2.6 黄河三角洲海底的工程地质灾害现象
• 2.7 小结与讨论
• 3 波浪对海底粉质土的作用
• 3.1 概述
• 3.2 波浪特征
• 3.3 波浪对海底的作用力
• 3.4 波浪作用下海底土体的响应
• 3.5 黄河水下三角洲粉质土响应计算分析
• 3.6 小结与讨论
• 4 波浪导致海底粉土滑动的试验研究
• 4.1 概述
• 4.2 样品来源与制备
• 4.3 试验设备与底床铺设
• 4.4 试验过程
• 4.5 底床破坏的现象
• 4.6 试验结果与分析
• 4.7 小结和讨论
• 5 循环荷载作用下海底粉质土的动强度特性
• 5.1 概述
• 5.2 土体动强度特性的动三轴试验方法
• 5.3 黄河三角洲粉质土的临界循环应力比
• 5.4 黄河三角洲粉质土的动强度变化特性
• 5.5 小结和讨论
• 6 波浪荷载作用下粉质土中孔隙水压力变化特征
• 6.1 概述
• 6.2 研究试验方法
• 6.3 孔压数据结果
• 6.4 孔隙水压力变化分析
• 6.5 循环荷载作用下强度与孔压变化的微结构分析
• 6.6 小结与讨论
• 7 黄河三角洲潮滩土体强度特征
• 7.1 概述
• 7.2 垂直岸线方向浅表土体强度特征
• 7.3 潮滩浅表土体不同深度切面的强度特征
• 7.4 潮滩浅表土体在振动作用下的强度变化特征
• 7.5 关于黄河三角洲“铁板砂”形成的讨论
• 7.6 小结和讨论
• 8 波浪导致海底粉质土滑动的计算分析
• 8.1 概述
• 8.2 波浪导致平坦海底土体滑动问题的提出
• 8.3 波致平坦海底圆弧滑动分析
• 8.4 计算方案与程序设计
• 8.5 波致海底圆弧滑动计算结果与分析
• 8.6 小结与讨论
• 9 多维联合概率法在波致土体滑动分析中的应用
• 9.1 概述
• 9.2 随机模拟方法介绍
• 9.3 重点抽样法
• 9.4 重点抽样法在波致海底土体稳定性概率分析中的应用
• 9.5 小结与讨论
• 10 粉质土海岸开敞航道极端海况骤淤模式
• 10.1 概述
• 10.2 开敞航道的特征
• 10.3 开敞航道内泥沙淤积进入方式
• 10.4 开敞航道淤积模式
• 10.5 小结与讨论
• 11 总结
• 11.1 论文内容总结与结论
• 11.2 存在问题与建议
• 参考文献
• 博士生学习期间参加的研究项目工作
• 博士生学习期间发表的研究论文
• 致谢