黃河入海泥沙固結(jié)過程地研究論文

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1、黃河入海泥沙固結(jié)過程研究摘要黃河以其攜帶的巨量泥沙而著稱,從1950--2005年黃河平均年輸沙率0.8Gt/y,其中70—80%以上的入海沉積物在距河13海岸30km以內(nèi)的三角洲近岸區(qū)域沉積,形成面積廣大的三角洲區(qū)域。黃河三角洲地區(qū)沉積物快速堆積后,在水動力和自重應(yīng)力作用下,沉積物的固結(jié)過程如何,目前的研究尚不清楚。本論文在國家自然科學基金“黃河口沉積物固結(jié)后再懸浮及輸運過程研究(40876042)”資助下開展此項研究工作。本文在黃河口選擇典型研究區(qū),現(xiàn)場觀測沉積物在海洋動力作用下的固結(jié)過程;進行室內(nèi)模擬試驗,分析黃河入海泥沙的固

2、結(jié)過程以及固結(jié)特征;進一步探討了沉積物固結(jié)與海洋動力因素和化學成分的關(guān)系。本論文得出研究結(jié)論如下:(一)關(guān)于黃河三角洲沉積物的固結(jié)特征黃河三角洲沉積物工程地質(zhì)性質(zhì)受海洋沉積環(huán)境、沉積物類型的制約,在空間上有很大的變異性,水平向,沿垂直海岸線方向,土體呈現(xiàn)強度的強弱交替現(xiàn)象;垂向上,硬殼層均有分布,共同點是都與下伏軟層發(fā)生突變;硬殼層粒度組成局部往往比較均勻,顆粒間多以顆粒骨架緊密接觸;硬殼層沉積物處于中低壓縮性、超固結(jié)狀態(tài);黃河三角洲沉積物0—6m深度基本為超固結(jié)狀態(tài),6—12m以正常固結(jié)狀態(tài)為主,12m以下深度為欠固結(jié),這種固結(jié)趨

3、勢是由海洋動力條件以及化學膠結(jié)等因素共同作用形成的。(二)基于樁106現(xiàn)場長期觀測得出的入海泥沙固結(jié)規(guī)律黃河入海泥沙在自重作用下固結(jié)速度很快,固結(jié)完成后,土體的強度沿深度呈現(xiàn)非均勻增長,呈現(xiàn)非均勻固結(jié)特征。在經(jīng)歷了長時間的海洋動力作用后,土體的強度呈現(xiàn)增長一降低一增長的趨勢,土體靈敏度增高,結(jié)構(gòu)性增強,超固結(jié)程度增強,沿深度非均勻性提高,由此可見波浪和潮波對于潮灘表層土體的次生改造作用顯著。在試坑土體回填初期,由于試坑土體經(jīng)歷的水動力作用沒有原狀黃河入海泥沙固結(jié)過程研究土體時間長,其前期強度比原狀土體小,非均勻性明顯小于原狀土體,說

4、明水動力作用的時間長短對于潮灘表層土體非均勻性影響極大。但是由于試坑土體是經(jīng)由海床土晾干加海水混合而成,其中的鹽份較高,后期強度逐漸增大,并接近原狀土體,說明沉積物的成分及介質(zhì)是導致沉積物強度非均勻性的重要因素。(三)基于樁19現(xiàn)場觀測得出的水動力要素在入海泥沙固結(jié)過程中的作用水動力作用在沉積物主固結(jié)階段,加快了沉積物的固結(jié)速率使沉積物在短時間內(nèi)具有了一定的強度,其對沉積物強度的改變最大是自重固結(jié)作用的2倍,并且使沉積物出現(xiàn)非均勻分布現(xiàn)象,導致了硬層的出現(xiàn),而在沉積物固結(jié)后期,水動力作用則降低了沉積物的固結(jié)速率,在沉積物強度緩慢增長

5、的過程中導致了非均勻化現(xiàn)象的加劇。(四)基于室內(nèi)試驗得出的化學膠結(jié)在固結(jié)過程中的作用室內(nèi)固結(jié)實驗表明土體能夠在較快時間內(nèi)形成結(jié)構(gòu)強度,之后結(jié)構(gòu)強度有緩慢增加的趨勢,結(jié)構(gòu)強度形成與凝聚粘粒的接觸連接和較強水膠連接、鹽晶連接的形成有關(guān)。自重固結(jié)過程中,在沉積物主固結(jié)階段,化學成分的存在削弱了結(jié)構(gòu)強度的發(fā)展,此后逐漸形成膠結(jié),結(jié)果導致結(jié)構(gòu)強度逐漸增強,由化學膠結(jié)作用形成的結(jié)構(gòu)強度最大可達到總強度的15%左右。本論文創(chuàng)新點:(1)以實地調(diào)查數(shù)據(jù)為支撐,發(fā)現(xiàn)黃河三角洲沉積物沿向海方向出現(xiàn)強弱交替現(xiàn)象;深度方向0—6m沉積物呈現(xiàn)超固結(jié)狀態(tài),6m

6、一12m深度為正常固結(jié)狀態(tài),12m深度以下呈現(xiàn)欠固結(jié)狀態(tài)。(2)研究了黃河入海泥沙沉積固結(jié)的過程,通過大量現(xiàn)場原位試驗提出了泥沙固結(jié)完成的時間;(3)研究了海洋水動力作用對海底沉積物強度變化的影響規(guī)律,提出了海底沉積物的強度沿深度呈現(xiàn)非均勻非線性增長的特征;(4)。探討了海底沉積物的膠結(jié)方式,定量評價了鹽分引起的膠結(jié)作用對黃河入海泥沙結(jié)構(gòu)強度的影響。關(guān)鍵詞:黃河入海泥沙;沉積固結(jié)過程;硬殼層;影響因素;現(xiàn)場測試2黃河入海泥沙固結(jié)過程研究STUDYoNTHECoNSoLIDATIoNPRoCESSoFTHESEDIMENTINYELL

7、oWRIVER,CHINAABSTRACTTheYellowRiver,whichiSwellknownforitsmassivesediment,hadthemeanannualsedimentdischargerateof0.8Gt

8、Yfrom1950to2005,andabout70%一80%ofthesedimentintotheseadeposAedat30knaawayfromthecoastalregionofthedelta,asaresult,alargedeltawasformed.Thesedimentrapi

9、dlydepositedintheYellowRiverDelta。undertheoutsideloadaction,theconsolidationprocessofthesedimentwasstillunclear.111is

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