现代黄河三角洲沉积物超固结特征及其成因研究
黄河高含沙量水体在弱潮陆相河口入海，80％泥沙在河口附近快速堆积，目前黄河三角洲快速沉积物的固结过程尚不清楚，对于超固结特征及成因缺少研究。在过去的研究中，人们主要针对黄河三角洲的地貌特征、海洋动力条件、土体工程特性展开了相对独立的研究工作。
为了揭示黄河三角洲沉积物的超固结特征和形成机理，在黄河刁口流路三角洲叶瓣潮坪上，现场取土配置黄河三角洲快速沉积形成的流体状堆积物，研究快速沉积的粉质海床土在波浪和潮波作用下的孔压响应及非均匀固结过程。利用静力触探、十字板剪切试验、孔隙水压力监测等原位测试手段，实时测定快速沉积海床土强度和孔压变化过程。并对该土体强度变化进行了长期观测。
为了进一步揭示黄河三角洲土体的似超固结状态、结构强度的大小及结构强度与土体中化学组分的关系，在原位试验基础上开展了室内固结过程实验，目的是合理解释土体似超固结状态的成因。
本文基于Biot固结理论，在假设海床为多孔弹性介质基础上，得到了波浪作用下黄河三角洲海床的动力响应解答，对黄河三角洲土体在50年一遇波浪作用下的液化深度、剪切破坏深度、孔压渗流场进行计算，探讨波浪作用对于土体超固结特征影响。
通过上述研究工作的开展，得到如下结论：
1、关于黄河三角洲沉积物超固结特征：
(1)黄河三角洲快速沉积粉质土在自重作用下固结速度很快，固结完成后，土体的强度沿深度呈现非均匀增长，呈现类似于原状土体的固结非均匀特征。黄河三角洲快速沉积物固结完成后在非固结因素下强度的增长，说明黄河三角洲粉土具有结构性，处于似超固结状态。
(2)由黄河三角洲快速沉积物与原状土体的强度对比及长期观测资料对比分析可知：水动力作用的时间越长，潮滩表层土体似超固结程度越强，固结非均匀性越大，土体灵敏度增加，土体结构性增强。
(3)运用各种判定方法(包括图解法、以十字板为基础的经验公式法、原位静力触探比贯入阻力法等)求解了黄河三角洲沉积物的先期固结压力(似超固结压力)，通过对比分析建议该研究区潮滩表层1米沉积物的似超固结压力大约在10-80kPa之间，研究区潮滩表层1米沉积物的似超固结压力一般表层较大，中部较小，底部次之。
2、关于黄河三角洲沉积物超固结特征成因：
(1)黄河口快速沉积物在潮波作用下土体中产生非稳定渗流，以及在潮波和波浪作用下表层土体中超静孔压的不断积累，是导致黄河三角洲土体产生似超固结状态、超固结特征沿深度非均匀性、表层土体形成硬壳层的重要原因。
(2)试坑与潮滩原状土体经历16个月后，灵敏度增大和结构性增强受土体胶结时间和日积月累波浪和潮波水动力作用使土颗粒之间的相对位置更趋稳定，颗粒定向性发生优化有关。
(3)室内固结实验表明黄河三角洲土体能够在较快时间内形成结构强度，结构强度形成与凝聚粘粒的接触连接和水胶连接、盐晶连接的形成有关。
(4)数值计算结果表明，黄河三角洲成层性海床下部相对不透水粉质粘土层，造成波浪作用下应力、孔压在上部土体中产生集中。波浪作用下应力和孔压分布、渗流场、液化、剪切作用对黄河口沉积物固结状态变化有重要影响。
(5)黄河三角洲沉积物似超固结状态形成受土粒矿物成分、孔隙流体成分等内因影响，同时波浪和潮波水动力等外因条件对土体似超固结状态及非均匀性的形成具有决定性的作用。这两种成因即相互促进又相互制约，共同作用形成了黄河三角洲土体固结状态的特殊性。
本文将土体对波浪作用的响应进行了现场实测和理论分析，丰富了波土相互作用的研究内容；首次将原位测试方法应用到黄河三角洲沉积物的固结状态研究；第一次提出了潮波作用对海床土体的固结状态影响，并探讨了波浪作用下的现场实测累积孔压对黄河三角洲似超固结状态形成机理。
黄河三角洲;超固结状态;粉质海床土;固结非均匀性;快速沉积
中国海洋大学
硕士
环境工程
单红仙
2006
中文
P736.41
111
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）