海底沉积物剪切强度的试验研究

通过在船上现场测试,对勘探海域沉积物剪切强度进行了测试和分析.并从力学特征等方面对海底沉积物进行了综合工程地质特性研究,发现测试区域剪切强度特征随含水量的变化而变化.当含水量较高时,具有抗剪切强度小的力学特性.同时结果也表明沉积物剪切强度随深度加大而增大,到一定深度后强度趋于平稳.不同站位的沉积物由于其类型不同其剪切强度随深度的变化也不一样,有的甚至还有较大的差别.图2,表1,参9.     

海底沉积物物理参数声速反演方法研究

海底沉积物的物理参数是海洋资源勘探开发、工程施工的重要参数。基于Gassmann理论,采用改进遗传算法,以海底沉积物实测纵波速度矩阵与预测纵波速度矩阵差的2范数作为目标函数,建立了由海底沉积物纵波声速反演海底沉积物密度、孔隙度和泊松比的反演方法。经过模型数据与实际资料应用,检验了方法的正确性。该方法可为海底工程、海底资源勘查提供技术支撑。     

海底沉积物微生物生烃演化模拟

我国东部海域主要为太平洋板块向欧亚板块俯冲形成的"沟-弧-盆"体系内的弧后拉张盆地,中新统、上新统以及第四系都发育有利于赋存有机质的沉积层。通过对海底沉积物的微生物成烃演化模拟实验,分析海底沉积物微生物的演化及生物气生成特征。模拟实验通过改变生气条件,在不同温度条件下进行菌种的驯化、培养,分析不同温度、环境因素对海底沉积物本源菌生物气生成的影响。模拟结果表明,本源菌在65℃时的CH_4产气量最高,而加入碳源并不能增加CH_4的产气量。     

互相关技术在海底沉积物电阻率测量中的应用

海底沉积物的电阻率测量技术广泛应用于海洋地质调查、海洋环境研究等领域,基于海底钻机的原位探测仪为平台,开发了一套电阻率测试系统,为精确处理电阻率探头输出的微弱电压信号,对互相关算法进行了理论推导和MATLAB仿真,并在实际电路中以互相关算法在DSP(TMS320F28069)的移植为核心设计了相关软硬件,大量的对比试验表明,互相关技术是一种有效的微弱信号处理方法,可提高海底沉积物电阻率测量的精度和抗干扰能力.     

影响松散高孔隙率沉积物中声速的一些因素

从描述两相介质中的声速的伍德公式出发，经过简化和运算，揭示了影响松散高孔隙率沉积物中声速的一些因素，获得了以下一些结论：(1)松散高孔隙率沉积物中的孔隙率是影响其中声速的一个重要因素；(2)松散高孔隙率沉积物中的声速正比于填充海水中的声速；(3)松散高孔隙率沉积物中的声速随其中的温度升高而变大；(4)浅海海底中的松散高孔隙率沉积物中的声速与海水的深度无关。     

海底沉积物层内CO2泄漏渗流与水合耦合规律研究

为了探讨CO2在海底沉积物层内的泄漏渗流与水合耦合规律,将Darcy定律与水合物生成动力学方程通过质量守恒方程耦合,构建了描述海底沉积物层多孔介质中CO2泄漏渗流与水合物生成相互影响的动态演化数学模型。采用数值模拟方法研究了不同温度下多孔介质体系中CO2水合物饱和度随时间和空间的变化规律,以及CO2水合物生成对海底沉积物层渗流特性参数的动态影响。结果表明:在海底沉积物层水合区的泄漏口处,CO2水合物生成较为迅速,15a内,由于CO2水合物的生成、生长和积聚,导致近泄漏口处渗透率减小近2个数量级,由初始值1.0×10-12 m2减小到6.5×10-14 m2,有效孔隙度由初始值0.3减小到0.209 5,降幅达30%,形成了超低渗透的CO2水合物盖层;海底沉积物层水合区的温度越低,CO2水合物的饱和度越低,使得更多的游离CO2渗流泄漏入远场,当沉积物层温度为281K左右时,远场处受泄漏影响最小,CO2的饱和度也最低。     

基于孔隙度分类的超维重建算法

由于超维算法在字典建立过程和三维重建过程都涉及到大量的模式匹配,导致超维算法耗时较长,在实际的应用中还有一定难度.针对这个问题,本文提出了一种基于孔隙度分类的超维重建算法,能够较大程度上减少三维重建的时间成本.首先,结合字典元素的孔隙度这一特征对字典集进行分类;其次,利用孔隙度分类字典在重建时采取依孔隙度的搜索方式,优先搜索相应的字典区间;然后,针对不同的训练图像进行三维重建,结合孔隙度分布,提出了一种自适应的搜索范围确定方法;最后,通过对高中低三种孔隙度的训练图像分别进行多次重建,将传统超维算法和新算法的重建结果与真实岩心三维结构的统计特征函数、孔隙参数以及两种算法重建时间的进行对比分析,验证算法的有效性.     

大西洋洋中脊海底表层热液沉积物的铅同位素组成及其地质意义

新测得TAG热液区中6件海底表层热液沉积物样品的铅同位素组成,其变化不大,具有均一性的特征。在Pb-Pb图解上,热液沉积物的铅同位素数据大多落在MARB的铅同位素组成范围内,与大西洋沉积物和Fe-Mn结核相比明显具较少的放射成因铅,反映其上部洋壳岩石为该区热液沉积物的形成提供了铅。对比研究表明,因不同地质－构造环境中的海底热液区为热液沉积物形成提供物源的情况不同,是导致有沉积物覆盖洋中脊中热液沉积物的铅同位素组成与无沉积物覆盖洋中脊不同的主要原因。海底扩张中心的扩张速率与热液沉积物的铅同位素组成与无沉积物中脊不同的主要原因。海底扩张中心的扩张速率与热液沉积物的铅同位素组成有一定的对应关系,但其并不是热液沉积物铅同位素组成的唯一控制因素。     

日本刺沙蚕摄食沉积物的实验研究

日本刺沙蚕为典型的沉积食性底栖动物,通过大量蚕食沉积物来获得能量,以维持自身的营养需求。作者于１９９６年１０月在山东省丁字湾北部泥滩潮间带采集日本刺沙蚕,利用肠内含物分析方法测定了日本刺沙蚕对自然物的摄食率,其结果为５．７１±２．７６ｍｇ／ｍｇ＾－１．ｄ＾－１,并估算出日本刺沙蚕饱食沉积物所需时间约为６．５８ｈ。日本刺沙蚕在摄食沉积物时偏向于选择较大的颗粒,这与最适觅食的结论相反,这一结果可用底栖     

分层海底上方低频电磁波传播特性研究

针对基于低频电磁波的海底预置无人作战系统的远程激活与通信问题,开展了海底附近低频电磁波的传播建模与性能分析研究．采用矢量磁位方法,构建了海水-沉积层-地壳-地幔分层介质中电磁波传播模型,获得了海底上方的电偶极子在海水中辐射的电磁场表达式．采用数值方法对积分形式的电磁场表达式进行求解,获得了电磁场在100 km范围内的衰减曲线．研究结果表明：通过海底介质传播的侧面波路径是海底上方收发节点间电磁波传播的主要贡献者;当收发天线对准时,水平电偶极子的辐射场强高于垂直电偶极子;沉积层的厚度和地壳的电导率对电磁波传播具有较大的影响,而海底介质其他因素影响较小．     

加速度效应对弹性海床动力反应的影响

基于u～U形式的广义Biot理论,探讨了土骨架和孔隙流体的加速度对波浪作用下弹性海床动力反应的影响。通过算例比较考察了Zienkiewicz等所提判断准则对均质海床的适用性。加速度效应影响程度主要取决于波浪周期、海床厚度和土体剪切模量,Zienkiewicz等所提判断准则并不总适用于判断加速度效应对海床动力反应的影响。一般来说,考虑海床土骨架和孔隙流体加速度与否得到的超静孔压幅值相差很小,但某些情况下不考虑加速度效应可能低估海床内的有效应力幅值,特别是剪应力幅值。     

波流作用于海底管道上的水动力荷载实验研究

用自制的拖箱实验装置，对裸置于海底的光滑管和压块管在波流作用下的水动力荷载进行了研究，获得了与波浪作用下的对比资料，并对压块形状及压块间距作了优选，为工程应用提供了有价值的依据。     

陶瓷UO2孔隙率与孔隙分布的定量测量

借助大型金相显微镜,对陶瓷UO2的孔隙率与孔隙分布金相定量测量进行研究。研究结果表明:利用组合物镜(100×,50×,20×,5×)测量陶瓷UO2的孔隙率与孔隙分布比利用单个物镜(20×)测量所得结果精度高,分布曲线更光滑;利用低倍物镜(20×,10×,5×)摄取的金相图像测量其孔隙率与孔隙分布时,采取图像背底固定法较好,利用高倍物镜(100×,50×)摄取的金相图像测量其孔隙率与孔隙分布时,采取峰值法较好;测量视场数由孔隙测量波动程度与要求达到的测量精度所决定,当测量精度要求达到3%,置信度为95%时,需测量的视场数为300～330个。     

六氯苯污染沉积物的电Fenton法处理

研究了牺牲阳极电Fenton工艺对被六氯苯污染的沉积物进行处理的方法,分析了电Fenton方法对河流沉积物中六氯苯的去除能力,研究了该方法的影响因素,以探索河流沉积物修复的新途径．试验结果显示：以不锈钢片作为电极对模拟沉积物进行电Fenton处理,在外加电压15V、初始pH值为3的条件下,2h处理后六氯苯的去除率可达56．7％。     

轮廓扫描测量及其控制策略

简述了测量领域中轮廓的种类及其数学描述形式,着重阐明了以线性测头传感器为基础的接触式轮廓扫描测量原理,并介绍了4种扫描运动控制策略,最后给出了实测结果。所述原理与方法不仅适用于轮廓度误差的测量,也可以用于参数未知轮廓的反求测量     

多孔介质海床对波浪传播影响理论分析

假定海床为刚性、不透水边界的传统波浪理论难以模拟多孔介质海床对波浪传播的消能影响.基于完全动力响应模式,建立了能够考虑波浪-海床相互作用的波散方程,通过变动海床厚度、海洋土渗透系数和饱和度及波浪角频率,采用复波数解析方法,围绕量纲一参量波长比和能量衰减因子进行数值计算和参量分析,结果表明波浪在传播过程中会受到海床不同程度的消能作用,表现为波幅衰减及对应的波长变化.     

Research on methods of designing and building digital seabed database

With a review of the recent development in digitalization and application of seabed data, this paper systematically proposed methods for integrating seabed data by analyzing its feature based on ORACLE database management system and advanced techniques of spatial data management. We did research on storage structure of seabed data, distributed-integrated database system, standardized spatial database and seabed metadata management system in order to effectively manage and use these seabed information in practical application. Finally, we applied the methods researched and proposed in this paper to build the Bohai Sea engineering geology database that stores engineering geology data and other seabed information from the Bohai Sea area. As a result, the Bohai Sea engineering geology database can effectively integrate huge amount of distributed and complicated seabed data to meet the practical requisition of Bohai Sea engineering geology environment exploration and exploitation.     

基于初始孔隙率的千枚岩损伤模型分析

千枚岩由于成岩历史及赋存环境不同,内部的初始孔隙率不同,力学性质也相差很大。因此,在研究千枚岩的力学性质时,考虑初始孔隙率是非常有必要的。基于岩石的应变强度理论和Drucker-Prager(D-P)屈服准则,考虑了初始孔隙率对力学性质的影响,结合千枚岩的应力应变曲线,建立了基于初始孔隙率的千枚岩损伤模型。并通过对千枚岩岩样进行核磁共振试验和单轴压缩试验进行了验证。结果表明:建立的损伤模型能够较为准确的描述不同初始孔隙率条件下千枚岩的应力应变关系。本文模型对于千枚岩的损伤软化问题以及千枚岩力学性质的研究具有重要意义。     

波浪作用下黄河口埕岛海域海床非均匀液化研究

给出了一种风浪作用下基于静力触探试验资料海床非均匀液化计算的方法.由于土性的非均匀性,土体液化在空间上存在差异性.首先讨论黄河口埕岛海域海床土质在空间上的非均匀性,然后基于静力触探试验数据建立风浪作用下液化计算模型,计算土体液化在空间上的非均匀性.通过研究表明,海床液化不一定从表面开始,往下扩展,而是容易出现在软弱层中.土性水平向上的非均匀性,导致不同区域的液化深度存在差异,埕岛海域在10级风浪作用下液化深度可达3.6~5.0 m.在水动力和重力作用下,土体液化失稳后可形成凹凸不平的地貌现象.     

颗粒浑液浓度的光学测量方法

在理论与实践相符合原则的指导下,从广义的Lambert-Beer定律出发,提出颗粒浑液浓度光学测量中光密度非线性校正问题的解决方法;使用沉降粒径指标,解决了颗粒浑液浓度测量受颗粒粒径影响的难题;此外,对混合颗粒消光系数的合理处理进行了尝试。这些问题的解决是台式光电泥沙分析仪研制成功的关键。