海底浅层气体运动诱发坡体变形破坏研究
发布时间：2021-11-23 17:55
海洋占地球面积的71%,其中蕴藏着极其丰富的海洋资源,如海洋石油资源约占全球总量的34%,因此海洋资源的勘探与开采可以有效缓解现今陆上资源逐渐枯竭的窘境。然而海洋地质灾害多种多样,如海底麻坑、海底滑坡等对钻井平台、海底管道等造成安全隐患,会极大的影响海洋资源的开发与利用。同时近年来频繁的人类活动如海上钻井平台、跨海大桥等工程容易在实施过程中扰动海底含浅层气沉积层,从而诱发沉积层中的高压气体逸出而引发麻坑破坏。一般认为,气体的缓慢移动或剧烈喷逸会不断裹挟沉积层物质,从而导致沉积层力学性质降低,发生变形破坏。鉴于海底气体的存在会产生严重的次生灾害,因此有必要对水下气体致灾进行相关的研究。论文采用室内物理模型试验,采用充气手段模拟海底高压气体（海底浅层气、海底天然气水合物分解等）逸出的过程,从而研究分析海底气体致灾形成过程及形成机理,主要内容如下:（1）充气模拟试验表明,麻坑的形成分为三个阶段,分别为气体积聚阶段、裂隙发展阶段和裂隙扩张阶段。气体积聚阶段是指气体在充入模型内部土体后,气体无法突破上覆粘土封闭层,从而在底部砂土层内积聚,甚至在砂土层和粘土层之间形成空腔;当气体在砂土层中不断积聚...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１全球部分海底麻坑分布区域（马云，２０１４）??由于所处的沉积环境多种多样，且造成麻坑的原因也不尽相同，因此麻坑的??
浙江大学博士学位论文?绪论??１０００１??１??：???１００?ｒ——：?＝ｙ＝ｚ?＇???１?■??０，１＿ｉ?ｔ?！?１?????〇?—＊?—ｉ?－Ａ?＊??一?°?§?８?８??忾径（ｍ＞?〇??图１－２全球麻坑大小分布图（ＨｏｖｌａｎｄＭ，ｅｔａｌ．２０１０；罗敏，２０１５）??由于海底麻坑类型的多种多样，且麻坑类型的划分标准尚未统一，不同学者??对海底麻坑的划分标准也各有不同，比较受到认可的是Ｈｏｖｌａｎｄ的划分标准。??Ｈｏｖｌａｎｄ根据海底麻坑的大小形态等特征将各类型的海底麻坑分为６种类型：（１）??单元麻坑（Ｕｎｉｔ?ｐｏｃｋｍａｒｋ）：麻坑直径为１－１０?ｍ，深度小于０．５?ｍ，通常为海底??流体仅发生过一次渗流或喷发所形成的海底麻坑，一般发育在标准麻坑的里面或??附近；（２）标准麻坑（Ｎｏｒｍａｌｐｏｃｋｍａｒｋ）：麻坑形态为圆形凹陷，与火山口地貌??相似，直径一般为１０－７００?ｍ，深度范围为１－４５?ｍ，其横截面形状可以为类盆地??形状（麻坑内壁角度平缓），也可以为不对称且麻坑内壁陡峭的形态，有的麻坑??中心甚至呈烟囱状；（３）拉长型麻坑（Ｅｌｏｎｇａｔｅｄ?ｐｏｃｋｍａｒｋ）：此类麻坑的长轴长??度远远大于它的短轴，通常发育于海底斜坡或者受海底底流强烈影响的区域；（４）??眼球状麻坑（Ｅｙｅｄｐｏｃｋｍａｒｋ）：此类麻坑中心存在声反射较高的物体或区域，通??常为海底流体强冲刷过后留下的粗大块石、贝壳、残骸等；（５）线状麻坑（Ｓｔｒｉｎｇ??ｐｏｃｋｍａｒｋ）：由多个单元麻坑或较小的标准麻坑呈曲线或直线状排列组成，长度??往往有数千米长，
浙江大学博士学位论文???■ＨｙＨＵｉ??－Ｐｙ??ａ—Ｉ?：＿ｈｋｉ?ｉ??＾＾ＭＢｉ?１１??图１－３典型麻坑多波束测深透视图（ａ）圆形麻坑；（ｂ）椭圆形麻坑；（ｃ）拉长型麻坑；（ｄ）复合??麻坑；（ｅ）和（ｆ）链状麻坑（Ｄａｎｄａｐａｔｈ?ｅｔ?ａｌ．，２０１０）??目前，国内外对于麻坑的室外研究主要采用声学探测、地震探测、海底原位??观测以及钻孔取芯进行地球化学分析等方法，通常可分为三方面：（１）利用海底??侧扫声呐、多波束侧深、海底浅层剖面、二维和三维高分辨率海底地震剖面（图??１－４）等声学和地震学方法，来研究海底麻坑的形态大小等特征以及海底流体渗??流通道的发育情况等；（２）利用水下机器人（ＲＯＶ）进行海底观测，可以直接??观察海底麻坑的形态大小特征并取样，还能测量海底麻坑的上覆甲烷浓度以及气??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]南海北部揭阳凹陷天然气水合物的地震异常特征分析[J]. 李杰,何敏,颜承志,李元平,靳佳澎. 海洋与湖沼. 2020(02)
[2]多波束测深系统在荆江河段应用初探与精度分析[J]. 解祥成,邓宇,赖修蔚,周儒夫. 水资源研究. 2019(06)
[3]起伏地形条件下侧扫声呐探测存在的问题及改进方法——以海底管道检测为例[J]. 陶常飞,徐永臣,周兴华,王方旗,丁继胜,林旭波. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2019(05)
[4]天然气水合物地球物理勘探技术的应用及发展[J]. 景鹏飞,胡高伟,卜庆涛,徐华宁. 地球物理学进展. 2019(05)
[5]南海北部潮汕坳陷侏罗系古地貌特征及沉积相模式[J]. 强昆生,张光学,张莉,吕宝凤,钟广见,冯常茂,易海. 中国地质. 2018(06)
[6]SPH与CEL方法在海底滑坡计算上的对比分析[J]. 祁磊,刘振纹,许浩,邓海峰,李春. 自然灾害学报. 2018(06)
[7]南海北部陆缘深水-超深水盆地成因机制分析[J]. 任建业,庞雄,于鹏,雷超,罗盼. 地球物理学报. 2018(12)
[8]南海北部天然气水合物的形成分解与微生物的偶联关系[J]. 孔媛,雷怀彦,许江,王斌,潘富龙,张劼,陈勇,程伟东. 厦门大学学报(自然科学版). 2018(06)
[9]深海底流观测系统设计与应用[J]. 闫庆勋,于洋,朱友生. 海洋工程装备与技术. 2018(S1)
[10]滑坡充气截排水有效性数值模拟[J]. 陈永珍,吴纲,孙红月,尚岳全. 吉林大学学报(地球科学版). 2018(05)
博士论文
[1]充气形成坡体非饱和区截排地下水机理研究[D]. 谢威.浙江大学 2019
[2]钻采条件下南海水合物储层响应特性模拟研究[D]. 孙嘉鑫.中国地质大学 2018
[3]南海西沙西南海底麻坑区生物地球化学过程、麻坑活动性以及麻坑形成时间研究[D]. 罗敏.中国科学院研究生院(广州地球化学研究所) 2015
[4]南海北部陆坡区海底滑坡特征及触发机制研究[D]. 马云.中国海洋大学 2014
[5]南海北部陆坡天然气水合物分解引起的海底滑坡与环境风险评价[D]. 刘锋.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2010
硕士论文
[1]北黄海海底麻坑沉积物特征分析及麻坑形成模型试验研究[D]. 焦鹏飞.国家海洋局第一海洋研究所 2018
[2]气泡在黏性土中的运移及其对黏性土渗透特性的影响[D]. 吕华斌.浙江大学 2017
本文编号：3514385
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１全球部分海底麻坑分布区域（马云，２０１４）??由于所处的沉积环境多种多样，且造成麻坑的原因也不尽相同，因此麻坑的??
浙江大学博士学位论文?绪论??１０００１??１??：???１００?ｒ——：?＝ｙ＝ｚ?＇???１?■??０，１＿ｉ?ｔ?！?１?????〇?—＊?—ｉ?－Ａ?＊??一?°?§?８?８??忾径（ｍ＞?〇??图１－２全球麻坑大小分布图（ＨｏｖｌａｎｄＭ，ｅｔａｌ．２０１０；罗敏，２０１５）??由于海底麻坑类型的多种多样，且麻坑类型的划分标准尚未统一，不同学者??对海底麻坑的划分标准也各有不同，比较受到认可的是Ｈｏｖｌａｎｄ的划分标准。??Ｈｏｖｌａｎｄ根据海底麻坑的大小形态等特征将各类型的海底麻坑分为６种类型：（１）??单元麻坑（Ｕｎｉｔ?ｐｏｃｋｍａｒｋ）：麻坑直径为１－１０?ｍ，深度小于０．５?ｍ，通常为海底??流体仅发生过一次渗流或喷发所形成的海底麻坑，一般发育在标准麻坑的里面或??附近；（２）标准麻坑（Ｎｏｒｍａｌｐｏｃｋｍａｒｋ）：麻坑形态为圆形凹陷，与火山口地貌??相似，直径一般为１０－７００?ｍ，深度范围为１－４５?ｍ，其横截面形状可以为类盆地??形状（麻坑内壁角度平缓），也可以为不对称且麻坑内壁陡峭的形态，有的麻坑??中心甚至呈烟囱状；（３）拉长型麻坑（Ｅｌｏｎｇａｔｅｄ?ｐｏｃｋｍａｒｋ）：此类麻坑的长轴长??度远远大于它的短轴，通常发育于海底斜坡或者受海底底流强烈影响的区域；（４）??眼球状麻坑（Ｅｙｅｄｐｏｃｋｍａｒｋ）：此类麻坑中心存在声反射较高的物体或区域，通??常为海底流体强冲刷过后留下的粗大块石、贝壳、残骸等；（５）线状麻坑（Ｓｔｒｉｎｇ??ｐｏｃｋｍａｒｋ）：由多个单元麻坑或较小的标准麻坑呈曲线或直线状排列组成，长度??往往有数千米长，
浙江大学博士学位论文???■ＨｙＨＵｉ??－Ｐｙ??ａ—Ｉ?：＿ｈｋｉ?ｉ??＾＾ＭＢｉ?１１??图１－３典型麻坑多波束测深透视图（ａ）圆形麻坑；（ｂ）椭圆形麻坑；（ｃ）拉长型麻坑；（ｄ）复合??麻坑；（ｅ）和（ｆ）链状麻坑（Ｄａｎｄａｐａｔｈ?ｅｔ?ａｌ．，２０１０）??目前，国内外对于麻坑的室外研究主要采用声学探测、地震探测、海底原位??观测以及钻孔取芯进行地球化学分析等方法，通常可分为三方面：（１）利用海底??侧扫声呐、多波束侧深、海底浅层剖面、二维和三维高分辨率海底地震剖面（图??１－４）等声学和地震学方法，来研究海底麻坑的形态大小等特征以及海底流体渗??流通道的发育情况等；（２）利用水下机器人（ＲＯＶ）进行海底观测，可以直接??观察海底麻坑的形态大小特征并取样，还能测量海底麻坑的上覆甲烷浓度以及气??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]南海北部揭阳凹陷天然气水合物的地震异常特征分析[J]. 李杰,何敏,颜承志,李元平,靳佳澎. 海洋与湖沼. 2020(02)
[2]多波束测深系统在荆江河段应用初探与精度分析[J]. 解祥成,邓宇,赖修蔚,周儒夫. 水资源研究. 2019(06)
[3]起伏地形条件下侧扫声呐探测存在的问题及改进方法——以海底管道检测为例[J]. 陶常飞,徐永臣,周兴华,王方旗,丁继胜,林旭波. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2019(05)
[4]天然气水合物地球物理勘探技术的应用及发展[J]. 景鹏飞,胡高伟,卜庆涛,徐华宁. 地球物理学进展. 2019(05)
[5]南海北部潮汕坳陷侏罗系古地貌特征及沉积相模式[J]. 强昆生,张光学,张莉,吕宝凤,钟广见,冯常茂,易海. 中国地质. 2018(06)
[6]SPH与CEL方法在海底滑坡计算上的对比分析[J]. 祁磊,刘振纹,许浩,邓海峰,李春. 自然灾害学报. 2018(06)
[7]南海北部陆缘深水-超深水盆地成因机制分析[J]. 任建业,庞雄,于鹏,雷超,罗盼. 地球物理学报. 2018(12)
[8]南海北部天然气水合物的形成分解与微生物的偶联关系[J]. 孔媛,雷怀彦,许江,王斌,潘富龙,张劼,陈勇,程伟东. 厦门大学学报(自然科学版). 2018(06)
[9]深海底流观测系统设计与应用[J]. 闫庆勋,于洋,朱友生. 海洋工程装备与技术. 2018(S1)
[10]滑坡充气截排水有效性数值模拟[J]. 陈永珍,吴纲,孙红月,尚岳全. 吉林大学学报(地球科学版). 2018(05)
博士论文
[1]充气形成坡体非饱和区截排地下水机理研究[D]. 谢威.浙江大学 2019
[2]钻采条件下南海水合物储层响应特性模拟研究[D]. 孙嘉鑫.中国地质大学 2018
[3]南海西沙西南海底麻坑区生物地球化学过程、麻坑活动性以及麻坑形成时间研究[D]. 罗敏.中国科学院研究生院(广州地球化学研究所) 2015
[4]南海北部陆坡区海底滑坡特征及触发机制研究[D]. 马云.中国海洋大学 2014
[5]南海北部陆坡天然气水合物分解引起的海底滑坡与环境风险评价[D]. 刘锋.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2010
硕士论文
[1]北黄海海底麻坑沉积物特征分析及麻坑形成模型试验研究[D]. 焦鹏飞.国家海洋局第一海洋研究所 2018
[2]气泡在黏性土中的运移及其对黏性土渗透特性的影响[D]. 吕华斌.浙江大学 2017
本文编号：3514385
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