生物洞穴影響下黃河口潮灘沉積物優(yōu)勢流的試驗研究.pdf

1、黃河口潮灘地區(qū)活躍著大量的底棲動物，它們種類和數(shù)量的分布差異影響了沉積物性質(zhì)的差異。如今，生物擾動對潮灘沉積物性質(zhì)的改變已越來越引起國際地圈、生物圈計劃的關(guān)注，尤其是生物擾動和水動力的耦合作用影響潮灘沉積物滲流差異問題。當(dāng)水流入滲生物洞穴影響的土體時，細(xì)小孔隙來不及吸收全部水量，一部分水便沿著滲透性良好的生物洞穴通道優(yōu)先快速入滲形成了優(yōu)勢流。優(yōu)勢流加快了污染物質(zhì)在沉積物中的遷移，影響了海洋生態(tài)環(huán)境；增加了潮灘沉積物的排水能力和滲透性，影

2、響著孔隙水壓力的消散、應(yīng)力應(yīng)變分析計算、液化分析、海床穩(wěn)定性等。因此研究生物洞穴引發(fā)的優(yōu)勢流很有意義。本文在大量的野外現(xiàn)場試驗和室內(nèi)模擬試驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合前期研究結(jié)果，對生物洞穴影響下黃河口潮灘沉積物優(yōu)勢流進(jìn)行了試驗研究。本文的研究工作主要包括： (1)現(xiàn)場和室內(nèi)模擬生物洞穴影響下潮灘沉積物滲流的試驗。采用高密度電阻率法和示蹤劑相結(jié)合，選取電性不同的示蹤溶液，設(shè)置不同的滲流方式，監(jiān)測了生物洞穴影響下土體視電阻率的變化，探討了生

3、物洞穴對示蹤劑在土體中滲流的影響，并研究滲流帶來的效應(yīng)。此外，驗證該方法測定滲流的可行性。 (2)室內(nèi)模擬波浪作用下黃河口潮灘沉積物滲流的土柱試驗。通過模擬有生物洞穴影響和無生物洞穴影響的土樣對波浪荷載的響應(yīng)，實時監(jiān)測土體中孔隙水壓力隨時間的變化，探討了兩種土體的滲流情況，并分析滲流情況不同對土體物理性質(zhì)及力學(xué)指標(biāo)的影響。 本論文主要得出以下結(jié)論： (1)高密度電阻率法和示蹤劑相結(jié)合探測優(yōu)勢流是切實可行的。

4、 (2)現(xiàn)場生物洞穴影響下潮灘沉積物滲流試驗表明：生物洞穴增大了潮灘沉積物的孔隙度，增加了排水通道，使示蹤劑優(yōu)先通過生物洞穴迅速入滲，造成了生物擾動區(qū)有明顯的優(yōu)勢流現(xiàn)象。 (3)室內(nèi)模擬生物洞穴影響下潮灘沉積物滲流的水槽試驗表明：生物洞穴提供了優(yōu)勢流通道，提高了沉積物的滲透系數(shù)，而周圍小孔隙的滲流很弱。高阻溶液的反洗淋濾過程則出現(xiàn)了高阻帶，發(fā)現(xiàn)優(yōu)勢流大大影響了示蹤劑在土體中的遷移。同時，生物洞穴成為周圍土體中細(xì)粒土遷

5、移的滲流通道，具有向周圍土體增水和排水的雙重效應(yīng)，優(yōu)勢流改變了洞穴周圍土體的密度、含水量、粒度組成、強度以及電導(dǎo)率等基本性質(zhì)。 (4)室內(nèi)模擬波浪作用下黃河口潮灘沉積物滲流的土柱試驗表明：兩種土體中均存在超孔壓高值區(qū)，而有生物洞穴影響的土體有優(yōu)勢流現(xiàn)象發(fā)生，改變了土體對波浪的荷載效應(yīng)，減小了孔隙水壓力的累積。洞穴下部的細(xì)顆粒在優(yōu)勢流作用下增加了被帶到土表面的機會，使得土體表面細(xì)顆粒含量偏大；生物洞穴提高了土體向上排水的能力，使