土體對(duì)波浪響應(yīng)導(dǎo)致的沉積物運(yùn)移與微層形成實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本論文以國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“生物活動(dòng)導(dǎo)致黃河口潮灘沉積物非均勻性研究”(項(xiàng)目號(hào)：40172088)為依托，旨在探討黃河口潮坪沉積物對(duì)波浪的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及在這種動(dòng)態(tài)響應(yīng)下微層的形成。關(guān)于微層的成因，有很多學(xué)者提出了自己的觀點(diǎn)，但是目前對(duì)這些觀點(diǎn)并沒有統(tǒng)一起來，但主要是從原生沉積的角度來研究微型層序的成因，忽略了波浪、潮流等外荷載對(duì)沉積物的后期改造作用。黃河口粉質(zhì)土對(duì)波浪等循環(huán)荷載作用的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，關(guān)系到海底工程地質(zhì)環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化及海洋地質(zhì)災(zāi)害

2、孕育發(fā)生。本文以室內(nèi)和室外試驗(yàn)為依據(jù)，結(jié)合高密度電法試驗(yàn)對(duì)黃河口沉積物在循環(huán)荷載作用下固結(jié)過程中出現(xiàn)的分層情況進(jìn)行了探索性分析研究。首先總結(jié)了前人現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在黃河三角洲潮灘上微層系普遍存在；然后在黃河1964-1976年由刁口流路入海沉積形成的三角洲潮坪上采集一個(gè)50cm原狀樣，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行粒度成分分析、體視顯微鏡觀測(cè)，研究黃河口潮灘沉積物中微層在粒度及厚度方面的特征，在進(jìn)行大量的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作的同時(shí)，利用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)了波浪等

3、循環(huán)荷載作用對(duì)黃河口快速沉積物的改造作用；最后結(jié)合高密度電法試驗(yàn)探討了循環(huán)荷載作用導(dǎo)致黃河口沉積物中微層形成的機(jī)理。 通過對(duì)研究成果的分析，得到了如下一系列認(rèn)識(shí)： (1)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究表明了水動(dòng)力對(duì)沉積物具有明顯的改造作用：水動(dòng)力導(dǎo)致細(xì)粒物質(zhì)上涌；表層淤泥平均粒徑及分選性介于上述“細(xì)粒物質(zhì)”和生物活動(dòng)產(chǎn)生的物質(zhì)之間；淤泥的厚度與下伏沉積物強(qiáng)度有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。同時(shí)，一定深度范圍內(nèi)沉積物的層化現(xiàn)象具有明顯的幾何分形性，帶有后

4、期改造的特征。 (2)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，原本均勻的沉積物在波浪等循環(huán)荷載作用下發(fā)生了分化：在30和70厘米左右的深度出現(xiàn)了兩個(gè)細(xì)粒微層，有效粒徑、平均粒徑較小，從不均勻系數(shù)和曲率系數(shù)可以看出，此處土的級(jí)配較好，而其他各處的變化情況與這兩處相反。 (3)室內(nèi)的物理模擬過程進(jìn)一步證明了細(xì)粒物質(zhì)的運(yùn)移及快速堆積的沉積物在固結(jié)過程中的成層現(xiàn)象，得到了固結(jié)過程中土體破壞時(shí)形成的裂隙是微層后生發(fā)育的重要條件。裂隙的存在為層理的形成提供了

5、排水通道而細(xì)粒物質(zhì)的遷移使得滲流速度大的部位的細(xì)粒物質(zhì)含量減少，平均粒徑變大，不均勻系數(shù)減小，土的級(jí)配變差：而滲流速度小的層位細(xì)粒物質(zhì)聚集，土的平均粒度減小，不均勻系數(shù)增大，土的級(jí)配變好。 (5)電性監(jiān)測(cè)結(jié)果揭示了黃河口潮坪沉積物的分層特性，并指出了細(xì)粒物質(zhì)的遷移途徑，從而從機(jī)理上解釋了微層的形成。 通過本次研究，論文得出了一些創(chuàng)新性的認(rèn)識(shí)。如海床土的空間各向異性，包括深度方向的微細(xì)層理，可能是原生沉積作用所致，也可能是后期改造