黄河口海底粉土波致孔压精细观测及液化评判方法
海底沉积物液化是一种常见于近岸海域的海底自然地质现象.液化后会使土体失去承载力,进而导致采油平台倾倒、海底光缆中断以及海底管道断裂等一系列事故.液化的发生主要受以下因素影响:沉积物类型及性质、波浪动力强度及作用时间.通常情况下,只有细粒砂土和粉土才能够发生液化;波浪足够大才能引起海底沉积物的动力响应.黄河口埕岛海域海底表层广泛分布着粉土,且波浪动力较强,因此该海域是粉土液化的多发区域.同时该区域也是中石化胜利油田海上采油的主力区块,因此在此区域开展波致孔压精细观测及液化评判方法研究极为重要.波浪循环作用引起的海底沉积物内孔隙水压力的变化是导致液化的根本原因.为探究波浪作用下粉土内部孔压的响应和变化,本文在研究海域布放了孔压监测探杆进行孔压实时监测,同时观测研究区水深、波浪和潮位的变化.通过对监测数据处理,分析孔压、超孔压的变化趋势和影响因素,初步总结研究区波致孔压、超孔压的变化规律,将波浪作用的影响效果分为瞬时效应和累积效应.波高较小时,海底土的孔压累积效应不明显,波浪导致的海底土孔压的瞬时变化起主导作用;波高较大时,海底土的孔压累积效应较为明显,波浪作用下海底土的孔压的累积变化起主导作用.另发现波浪引起的海底土孔压变化存在"滞后效应".观测结果表明,当水深为10m左右时,由波浪作用引起的0.5m处粉土孔压变化相对延迟1-2h.使用计算公式对研究区波致孔压进行计算,进一步分析孔压的变化原因和超孔压的影响因素,探讨了振荡超孔压和累积超孔压的影响因素.孔压累积主要受土体渗透系数和波高的影响:渗透系数一定,波高小时瞬时效应占优势,累积效应不明显;波高大时累积效应占优势,瞬时效应不明显;波高一定,渗透系数较大时瞬时效应占优势,累积效应不明显;渗透数较小时累积效应占优势,瞬时效应不明显.分别使用剪切力判据和超孔压判据按照不同风浪重现期分别进行了液化深度的计算,明确了计算所需参数和计算方法.波高较小时不发生残余液化,存在某一临界值,当波高大于该临界值后发生液化,且随波高增大液化深度加深.研究海域内最大液化深度位置水深为10-12m.最终对整个研究海域的液化深度进行了评估计算,划分出2个主要液化区块.计算液化结果与历史液化扰动层厚度较为接近,表明计算结果较为准确.
- 作者：
- 杜星
- 学位授予单位：
- 国家海洋局第一海洋研究所
- 专业名称：
- 环境工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2016年
- 导师姓名：
- 孙永福
- 中图分类号：
- P75；TU43
- 关键词：
- 波致液化；黄河口；粉土液化；孔压观测；液化评判
- wave-induced liquefaction； Yellow River Estuary； liquefaction of silt； observation of pore pressure； liquefaction evaluation