波浪导致黄河水下三角洲粉质土滑动控制及影响要素分析研究

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黄河水下三角洲存在大量的塌陷凹坑、土体滑动、粉砂流等工程地质灾害,随着海洋油气资源的深入开发,港口建设和海底工程设施日益增多,海底地质灾害使海洋工程设施破坏事件频繁发生,造成了严重的经济损失,而波浪导致的粉质土体的强度弱化及滑动是地质灾害的重要形式。以黄河水下三角洲粉土为研究对象,利用动三轴试验对粉质土动强度变化规律加以研究,并利用波致土体滑动计算程序,采用有效强度指标,对波浪导致黄河水下三角洲粉土滑动影响及控制要素进行分析。论文利用动三轴模拟波浪作用,对不同粘粒含量的黄河水下三角洲粉土(粘粒含量分别为3%、9%和15%)的动强度变化规律进行了试验研究,结果表明:不同粘粒含量粉土在波浪作用下动强度均呈衰减趋势,且以粘粒含量为9%的粉土动强度为最小。假设波致海底粉质土产生的滑动面为圆弧,利用Bishop法,获得以有效强度指标表达的波致土体滑动安全系数K的方程,根据黄河三角洲现场条件,采用斯托克斯波理论,计算得到海底粉土土体可能发生滑动时土体强度指标的值域范围。计算结果表明,黄河水下三角洲粉土在波高为5.2m、周期为8.6s的波浪作用下,土体发生滑动有效强度指标值域c′为0-19.5kPa,φ′为0-25.5°;安全系数K受控于土体有效容重γ′和有效强度指标,并受波高H、周期T等波浪参数及水深h的影响,具体表现为K随c′、φ′、γ′、T、h的增大而增大,随H的增大而减小。论文利用波浪荷载导致土体强度弱化,进而发生土体随波浪作用的剪切滑动观点,对黄河水下三角洲浅表局部扰动地层和“铁板砂”的形成进行了分析。
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