黄河水下三角洲埕北海域工程层序地层学模式研究

作     者：顾朝杰 

作者单位：中国海洋大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李安龙

授予年度：2012年

学科分类：070903[理学-古生物学与地层学(含：古人类学)] 0709[理学-地质学] 07[理学] 

主      题：黄河水下三角洲 体系域特征 土工参数响应 工程层序地层模式 

摘      要：黄河1855年自铜瓦厢改道入渤海，在渤海南部地区形成了多个相互叠覆的叶瓣体，揭开了现代黄河三角洲的发育历史。埕北海域位于现代黄河三角洲的北部，主要是黄河1964-1976年经钓口流路入海时形成的水下三角洲。黄河以高含沙为主要特征，这导致了其在广阔平原上的频繁改道和尾闾的快速摆动，沉积物在空间范围分布极不均匀，形成的土体工程特性复杂多变，造成作为工程建设地基的土体地层难以准确划分，从而产生的持力层承载力计算失误事件时有发生，这在海上工程中尤其明显。计算失误直接危害近海工程的稳定与安全产生，由此带来巨大的经济损失。层序地层学综合利用地震、钻井及露头资料，结合有关的沉积环境及岩相古地理解释，能对地层层序格架进行准确的综合解释;而土体的工程性质在同一沉积环境中具有相似的性质，在高分辨率浅层地震资料上有相同的反射特征。因此，如果以层序地层学为基础，通过重现研究区的沉积环境，将区域性的土体工程性质参数及变化规律与层序界面和地质过程联系起来，从而研究地层的准确划分，建立区域性的工程层序地层学模式，这对海洋工程地质勘察具有重要的理论指导意义，同时对准确评价复杂地区的工程地质参数及变化规律具有重要的应用价值。 本论文利用黄河水下三角洲获得的全取芯工程钻孔样品进行了微体古生物鉴定，划分了沉积环境;利用高分辨率浅层剖面资料，识别了层序界面和体系域;以末次冰期以来沉积物的供给和可容空间的变化为分析指标，恢复了本地区土体沉积的地质过程及土体工程性质参数在各体系域上的响应特征。 分析认为，研究区自末次冰期以来存在一套完整的体系域，即末次冰期的低位体系域、黄骅海侵时期的海侵体系域和高海面时期的高位体系域。各体系域地质特征与工程特征分别介绍如下： 研究区低位体系域顶界面是一平行不整合界面，在高分辨率浅层剖面资料上反射同相轴呈波状起伏，不整合界面上河流和湖泊发育，局部演变为沼泽，物质成分以分选较差的粉砂质砂和粘土质粉砂为主。土体工程性质表现为含水量在17.6%到35.4%之间，密度在2.06和2.15g/cm之间，孔隙比在0.47和0.67之间，内摩擦角在22.5°和38.4°之间，压缩系数在0.06和0.18Mpa之间。 海侵体系域中，可容空间随海平面的上升而增大，沉积物在前期层序界面上逆沉积斜坡向上逐层超覆，充填了裸露于地表的河道和湖泊。此时由于物源供给不足，沉积速度低，沉积物以灰褐色的粉质粘土为主，含水量高、密度低、可塑性强而压缩性大。土体工程性质表现为含水量在19.3%到42%之间，密度在1.73和2.04g/cm之间，孔隙比在0.65和1.11之间，内摩擦角在2.6°和31.4°之间，压缩系数在0.21和0.53Mpa之间。 高位体系域下超于海侵体系域顶面之上，三角洲沉积和河道沙体比较发育，土体工程性质表现为含水量在21%到53.7%之间，密度在1.7和2.11g/cm之间，孔隙比在0.62和1.4之间，内摩擦角在2.3°和34°之间，压缩系数在0.24和0.74Mpa之间。 综上所述，本文将研究区的工程层序地层模式概括如下：低位体系域地基承载力为150-230Kpa，对应于工程性质良好的地层;海侵体系域上部是以淤泥质沉积物为主的浅海相，地基承载力为400Kpa，工程性质较差，下部滨海相、沼泽相地基承载力为12050Kpa，工程性质较好;高位体系域是高海面时期形成的，水下三角洲以加积的样式下超于海侵体系域之上，其叠覆关系复杂，易发生液化、滑塌等地质灾害，其地基承载力为600Kpa，工程性质较差。