黄河口地区海水盐度场对泥沙固结过程影响研究

发布时间：2017-03-30 10:19

  本文关键词：黄河口地区海水盐度场对泥沙固结过程影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：黄河每年输送上亿吨泥沙入海,其中80%以上沉积在河口附近的水下三角洲地区。黄河径流量变化影响海域盐度随年际和季节变化显著,目前学者已经掌握了泥沙在不同盐度下的沉降过程,但是沉降后的泥沙固结过程有何不同尚不清楚。本学位论文是在国家自然科学基金项目“黄河口海域盐度变化对入海泥沙沉降与固结及侵蚀过程影响研究”(No.41372287)和“黄河口侵蚀再悬浮物海床内部输供及控制因素研究”(No.41272316)的支持下,研究黄河口地区的海水盐度场对泥沙固结过程的影响。本论文首先通过资料查阅和整理,构建了黄河口地区的盐度场分区,并分析了各盐度场区与沉积物特性之间的关系。然后,进行了两次黄河三角洲地区的入海泥沙在不同盐度沉积环境下的固结过程现场试验。第一次现场试验观测记录了入海泥沙在不同盐度沉积环境下固结过程中的贯入阻力值和抗剪强度值；对各个试坑的土样在试验最开始和试验结束时分别取了散样,进行盐度测试,获取了土样的盐度值。第二次现场试验观测记录了泥沙在不同盐度沉积环境下的固结过程中的贯入阻力值和孔隙水压力值；对试验过程中的试坑土体取原状样和管状样,进行室内常规土工试验和盐度测试,获取了土样的含水率、密度和盐度等物理参数。研究结果表明：1)黄河口地区的盐度场围绕河口区分为北部、东北部、东部和南部,盐度值按照北部东北部东部南部的规律分布,各地区沉积物的含水率、孔隙比、压缩系数和内聚力等随着盐度的增大而增大,沉积物的饱和度、塑性指数和内摩擦角随着盐度值的增加有极大值,沉积物的密度和塑性指数随着盐度值的增加有极小值。2)黄河口新沉积土受不同盐度沉积环境下的影响其固结过程明显不同,当沉积环境的盐度值小于20‰时,新沉积土固结强度和固结速率受沉积环境的盐度的影响不显著；当盐度值超过20‰后,黄河口新沉积土的固结强度和固结速率变化特征为：沉积环境的盐度值每增加1‰,沉积物贯入阻力强度比值最大可增加0.15倍,沉积物固结速率比值最大可增加1.23倍。沉积环境盐度越大新沉积土强度硬层的厚度越大。3)黄河三角洲地区的泥沙固结受沉积环境的盐度影响最明显的阶段是固结前两天,影响最明显的沉积环境盐度值介于20‰与24.67‰之间时,此范围内沉积物的孔压消散速率最快,且沉积物的内聚力、内摩擦角和沉积物强度都较大。4)黄河三角洲地区的泥沙固结过程受沉积环境影响的原因跟粘性泥沙受盐度影响发生正负电位平衡有关,且影响沉积物强度的主要原因是粘粒互相联接后新形成的颗粒磨圆度,以及颗粒间新的排列方式。本论文的创新点主要在于：1)构建了黄河口地区的复杂盐度场分区,阐述了与各典型代表区沉积物特性之间的关系,揭示了河口区盐度场对沉积物的固结影响的最佳影响盐度值的大致范围。2)探讨了黄河口地区不同盐度沉积环境下沉降泥沙现场固结过程的差异,建立了沉积物固结过程中的物理力学特性与沉积环境盐度之间的定量关系。
【关键词】：沉降泥沙 固结过程 盐度场 现场观测 黄河口
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV148
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 0 前言13-14
• 1 绪论14-27
• 1.1 研究背景与意义14-16
• 1.1.1 研究背景14-15
• 1.1.2 研究意义15-16
• 1.2 国内外研究现状16-23
• 1.2.1 入海径流量对河口区盐度场的影响研究现状16-18
• 1.2.2 沉积环境盐度对河流入海泥沙沉降研究现状18-19
• 1.2.3 沉积环境盐度对泥沙沉降后的固结过程影响的研究现状19-21
• 1.2.4 沉积物固结过程中孔压响应的研究现状21-23
• 1.3 本文研究内容与目标23
• 1.3.1 研究目标23
• 1.3.2 研究内容23
• 1.4 研究方法与技术路线及预期成果23-26
• 1.4.1 研究方法23-25
• 1.4.2 技术路线25
• 1.4.3 预期成果25-26
• 1.5 本章小结26-27
• 2 黄河口盐度与沉积物性质分布特征27-37
• 2.1 概述27
• 2.2 黄河口地区的盐度场与沉积物性质27-32
• 2.2.1 黄河口地区的盐度场27-29
• 2.2.2 黄河口地区的沉积物性质29-32
• 2.3 盐度场与沉积物性质之间关系32-36
• 2.3.1 盐度场与沉积物物理性质之间的关系32-34
• 2.3.2 盐度场与沉积物力学性质之间的关系34-35
• 2.3.3 盐度场与沉积物结构特征之间的关系35-36
• 2.4 本章小结36-37
• 3 海水盐度对泥沙固结过程影响的现场试验研究37-49
• 3.1 概述37
• 3.2 试验区基本概况37-39
• 3.2.1 试验点布置及概况37-38
• 3.2.2 试验区沉积物特征38-39
• 3.3 试验设计与实施过程39-40
• 3.4 试验结果40-43
• 3.4.1 不同盐度试坑的轻型贯入测试结果40-42
• 3.4.2 不同盐度试坑的十字板剪切测试结果42-43
• 3.5 试验结果分析43-47
• 3.5.1 沉积环境对沉积物固结强度的影响43-46
• 3.5.2 沉积环境对沉积物固结速率的影响46-47
• 3.6 本章小结47-49
• 4 海水盐度对孔压的影响研究及对沉积物的影响机理49-63
• 4.1 概述49
• 4.2 试验区基本概况49-51
• 4.2.1 试验点的布置及概况49-50
• 4.2.2 试验区水动力情况50-51
• 4.3 现场试验方法与过程51-52
• 4.3.1 现场试验过程51
• 4.3.2 试验所用仪器51-52
• 4.4 现场试验结果52-58
• 4.4.1 不同盐度试坑中孔隙水压力数据53-54
• 4.4.2 不同盐度试坑的轻型贯入测试数据54-55
• 4.4.3 不同盐度试坑土样的室内测试数据55-58
• 4.5 试验结果分析58-62
• 4.5.1 沉积环境对孔压的影响59-61
• 4.5.2 沉积环境影响土体固结的机理61-62
• 4.6 本章小结62-63
• 5 结论、创新点及下一步工作63-66
• 5.1 本文结论和成果63-64
• 5.2 创新点64
• 5.3 下一步工作64-66
• 参考文献66-71
• 致谢71-72
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果72

【参考文献】

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本文编号：276885