黃河口沉積物液化度與再懸浮關(guān)系研究.pdf

1、黃河口沉積物在海洋動(dòng)力作用下出現(xiàn)了嚴(yán)重的侵蝕再懸浮，目前對(duì)其發(fā)生機(jī)制的研究認(rèn)為，波浪和海流的共同作用，導(dǎo)致河口表層沉積物侵蝕再懸浮與運(yùn)移，即波浪掀沙，海流輸沙。然而，已有研究發(fā)現(xiàn)，液化作用是影響沉積物發(fā)生侵蝕再懸浮的一個(gè)重要因素，海床液化會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部細(xì)粒物質(zhì)向海床表面的滲流上輸，改造海床沉積物的性質(zhì)，影響再懸浮泥沙量的大小。有關(guān)波浪作用下海床沉積物液化度的研究目前的研究較少，而土床液化對(duì)侵蝕再懸浮物貢獻(xiàn)的定量描述，目前的研究更是幾乎一無所

2、知。本學(xué)位論文是在國(guó)家自然科學(xué)基金“黃河口沉積物固結(jié)后再懸浮及輸運(yùn)過程研究”(No.40876042)與“風(fēng)暴對(duì)黃河三角洲侵蝕控制與海床液化”(No.41072215)項(xiàng)目的支持下，旨在研究土體液化對(duì)黃河三角洲沉積物再懸浮泥沙量的貢獻(xiàn)作用和對(duì)土體粒度成分的改造效應(yīng)，建立液化度與再懸浮泥沙量的定量關(guān)系，研究成果對(duì)認(rèn)識(shí)黃河水下三角洲沉積物侵蝕發(fā)生過程及再懸浮運(yùn)移，及黃河口海岸地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)防治具重要意義。
　　通過室內(nèi)水槽模擬試驗(yàn)及黃

3、河三角洲地區(qū)不同沉積年代潮灘土體原位模擬試驗(yàn)，觀測(cè)分析了海床沉積物在波浪等水動(dòng)力的作用下，土體孔隙水壓力和水體中再懸浮濃度發(fā)生發(fā)展的規(guī)律，引入液化度這一參數(shù)來定義液化發(fā)生的程度并進(jìn)行液化判別，建立液化度與再懸浮泥沙量的定量關(guān)系；對(duì)試驗(yàn)前后所取原狀樣品和表層散樣進(jìn)行顆分試驗(yàn)，獲得了粒度成分在土床液化前后的變化。
　　研究結(jié)果表明：
　?。?）室內(nèi)水槽模擬試驗(yàn)中，各波浪作用條件下，再懸浮泥沙量由來自表層物質(zhì)的懸浮和底床內(nèi)部細(xì)粒物

4、質(zhì)的上輸組成。前期增長(zhǎng)來自表層細(xì)顆粒沉積物的快速起動(dòng)懸浮，且約為總量的50％~80%，而后期增長(zhǎng)主要是由液化滲流產(chǎn)生的底床內(nèi)部細(xì)粒物質(zhì)的向上輸運(yùn)，約為總量的20%~50%；再懸浮泥沙量后期的增量占總量的比例隨著液化程度的增大而增大，說明液化對(duì)于再懸浮泥沙量的增量有一定的貢獻(xiàn)作用；土床液化前后，液化深度范圍內(nèi)的成分發(fā)生顯著變化。土床的細(xì)粒物質(zhì)在液化過程中會(huì)向上運(yùn)移，使得土床的級(jí)配變差，分選變好，說明液化對(duì)土床結(jié)構(gòu)成分的分異有顯著影響。

5、r>　?。?）根據(jù)黃河三角洲潮灘造波模擬試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：循環(huán)荷載作用下，黃河三角洲不同沉積年代的葉瓣潮灘均發(fā)生了超孔壓的累積，且在超孔壓達(dá)到最大值不久后，再懸浮泥沙量由較為穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)展至最大值。水體中后期懸浮泥沙增量與海床土體的平均最大液化度線性相關(guān)，說明液化對(duì)再懸浮泥沙量有所貢獻(xiàn)與室內(nèi)試驗(yàn)的研究結(jié)果一致；再懸浮泥沙量的發(fā)展滯后于超孔壓的發(fā)展，說明液化后土床內(nèi)部的細(xì)粒物質(zhì)上輸需要一定的時(shí)間；土床粒度成分和液化之間是相互影響的關(guān)系。土床的粒度成

6、分是影響液化的一個(gè)重要因素之一，同時(shí)，液化也改造了土體的粒度成分特征，使得液化后土床的不均勻系數(shù) Cu均發(fā)生了變化。
　?。?）探討了液化度對(duì)再懸浮泥沙量的影響機(jī)制，運(yùn)用兩種計(jì)算方法定量計(jì)算了液化對(duì)再懸浮泥沙量的貢獻(xiàn)作用大小，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：兩種方法均顯示了在土床發(fā)生液化現(xiàn)象后，再懸浮泥沙量都有不同程度的增大，即其在液化土床條件下的量值比非液化土床條件下的大，說明液化對(duì)再懸浮泥沙量有所貢獻(xiàn)。
　　本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要在于：