现行黄河口水下斜坡稳定性分析
现代黄河三角洲地下蕴藏着巨大的油气资源，为了开发油气资源，在黄河三角洲建设了大量的工程设施，此处的斜坡稳定问题对其安全具有很大影响。但由于黄河巨大的输沙量和其在历史上的频繁改道，使得黄河三角洲斜坡的地层结构变得尤为复杂，因而其稳定性问题也就变得突出。当这些特殊的地层结构遇到波浪、潮汐、地震等内外动力作用时，使得水下斜坡稳定性更难以预测，问题更为复杂。 目前，对于水下斜坡的稳定性问题的研究，我国对于斜坡失稳发生的过程、内部应力与变形的变化、规模的大小、预测、稳定性评价仍然没有系统研究，缺乏应用于实际工作中的定量计算方法。而水下斜坡失稳的应力-应变变化对于预测其稳定性、规模又非常重要。 本文选择现行黄河口垦东部分地区作为研究区，收集了该区的水下三角洲的基础地质资料与野外调查资料，其中包括水深调查资料、地质钻孔资料、工程地质钻孔资料、浅地层剖面资料、水动力原位观测资料等内容。综合搜集到的资料，通过工程地质条件、野外调查资料以及前人研究成果对该区的水下斜坡稳定性进行定性分析，总结失稳的过程和影响因素，以此为依据，设定水深与地形坡度变量，定量分析50年一遇北向大风极端条件时水下斜坡内部应力与变形的关系以及稳定系数，对其稳定性进行计算。 计算结果表明，在50年一遇的北向大风极端条件下，研究区海床浅表部发生大量的小规模失稳现象，其规模、影响深度较小，长度范围为3～21 m，影响深度范围为0.4～4.5 m，没有规模较大的斜坡失稳现象发生。 研究区的斜坡失稳主要是土体性质、地层结构、地形与动力因素综合作用的结果。土体的固结度低、孔隙率高、强度参数低、渗透性差等因素，现代黄河三角洲特殊的地层结构、现行黄河口三角洲前缘斜坡较陡的坡度、地震与波浪、海流等动力因素，共同影响了研究区斜坡的稳定性。 研究区斜坡失稳具有先转动后滑动的特征。根据应力与变形的分析，研究区斜坡失稳的特征是位移增加，应力累积，斜坡先具有转动的趋势，随着位移和应力的增加，斜坡发生顺坡的滑动。 本研究获得了影响因素与斜坡最小稳定系数的定量或半定量关系。在水深(3～9 m)和地形坡度(0～2°)条件下，研究区斜坡的最小稳定系数与水深和地形坡度呈负相关关系，且得出其关系的定量表达式;得到了波浪与土体力学参数和斜坡最小稳定系数的半定量关系，这些定量与半定量关系可用于对潜在失稳斜坡的初步识别; 本研究尝试了将有限元计算结果与极限平衡计算联合求解斜坡稳定系数的方法。将两种计算联合求解的方法应用于现行黄河口水下三角洲斜坡稳定性的研究较少，本文采用的这种方法可用于估算具体工程实践中斜坡稳定性评价的参考方法，也可为后续的水下斜坡稳定性研究提供参考。
水下斜坡;稳定性分析;有限元计算;极限平衡计算
中国海洋大学
硕士
地质工程
李广雪
2015
中文
TV311
82
2016-01-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）