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文檔簡介

上海海事大學(xué)海洋環(huán)境與工程學(xué)院課程學(xué)習(xí)報(bào)告科目港口與海洋工程地質(zhì)專業(yè)港口、海岸及近海工程姓名張標(biāo)學(xué)號(hào)20113O41—1OO1—100授課教師蔣建 平二O一二年四月目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"目錄 0\o"CurrentDocument"一、 海洋工程地質(zhì)研究簡介 2\o"CurrentDocument"1.1前言 2\o"CurrentDocument"1.2海洋工程的發(fā)展前景 3\o"CurrentDocument"1.3海洋工程地質(zhì)的特點(diǎn)與任務(wù) 4\o"CurrentDocument"1.4研究內(nèi)容及其意義 5\o"CurrentDocument"二、 海洋工程地質(zhì)研究方法及技術(shù) 6\o"CurrentDocument"2.1地球物理測量技術(shù) 7\o"CurrentDocument"2.2大洋鉆探技術(shù) 8\o"CurrentDocument"2.3遙測遙感技術(shù) 8\o"CurrentDocument"2.4聲波探測技術(shù) 9\o"CurrentDocument"2.5其他技術(shù) 10\o"CurrentDocument"三、 海洋工程地質(zhì)理論研究及發(fā)展趨勢 10\o"CurrentDocument"3.1板塊構(gòu)造理論 10\o"CurrentDocument"3.2古海洋學(xué) 11\o"CurrentDocument"3.3現(xiàn)代海洋沉積學(xué) 12\o"CurrentDocument"3.4大陸邊緣海洋地質(zhì) 12\o"CurrentDocument"四、 中國海洋工程地質(zhì)研究 13\o"CurrentDocument"4.1我國海洋工程地質(zhì)研究取得的成就 13\o"CurrentDocument"4.1.1海洋帶工程地質(zhì)調(diào)查研究 13\o"CurrentDocument"4.1.2河口三角洲工程地質(zhì)研究 14\o"CurrentDocument"4.1.3港口工程地質(zhì)勘察 14\o"CurrentDocument"4.1.4海洋石油開發(fā)工程地質(zhì)勘察 15\o"CurrentDocument"4.1.5海上工程地質(zhì)勘察裝備、技術(shù)方法研究 16\o"CurrentDocument"4.2海洋工程地質(zhì)研究現(xiàn)狀 17\o"CurrentDocument"4.2.1海洋工程地質(zhì)基礎(chǔ)理論研究 17\o"CurrentDocument"4.2.2海洋沉積物微結(jié)構(gòu)與工程性質(zhì)關(guān)系的研究 17\o"CurrentDocument"4.2.3海浪作用下土動(dòng)力特性及液化預(yù)測研究 18\o"CurrentDocument"4.2.4水下軟土地基加同方法的研究 18\o"CurrentDocument"五、 現(xiàn)代海洋地質(zhì)學(xué)的發(fā)展 19\o"CurrentDocument"5.1海洋工程地質(zhì)發(fā)展的趨勢 19\o"CurrentDocument"5.2海洋工程地質(zhì)發(fā)展的對(duì)策 21、海洋工程地質(zhì)研究簡介1.1前言海洋工程地質(zhì)發(fā)展至今已經(jīng)歷了整整半個(gè)世紀(jì),它起始于美國著手開采墨西哥灣海洋石油的1947年工作主要是圍繞鉆井災(zāi)害和海洋結(jié)構(gòu)物場地進(jìn)行的。前者在油井鉆探之前進(jìn)行,既要探測諸如淺層氣存在的淺層地質(zhì)情況以對(duì)付鉆井時(shí)發(fā)生的井噴和著火等災(zāi)害,又要調(diào)查與鉆井船(又稱自升式平臺(tái))基礎(chǔ)有關(guān)的土工問題。據(jù)資料記載,1955?1980年問美國每年發(fā)生鉆井船基礎(chǔ)嚴(yán)重破壞的事故達(dá)3?4起。一條鉆井船的災(zāi)難眭事件會(huì)引起眾多生命的喪失和高達(dá)六千萬美元的經(jīng)濟(jì)損失。該類調(diào)查面積由幾平方公里至幾十平方公里不等海洋結(jié)構(gòu)物場地調(diào)查的目的是要確定影響固定式平臺(tái)和海底管線等工程結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)、布局、施工以及安全操作的工程地質(zhì)條件。有關(guān)結(jié)構(gòu)物地基的資料是該類調(diào)查的最主要內(nèi)容,并根據(jù)結(jié)構(gòu)物的類別對(duì)場地進(jìn)行評(píng)價(jià)。調(diào)查面積可以在數(shù)平方公里至幾百平方公里的范圍。1969年卡米爾颶風(fēng)襲擊密西西比河三角洲,引起海底大面積土體滑移,造成3個(gè)鋼平臺(tái)破壞,其中之一翻倒并沿斜坡向下滑出30m,損失1億多美元。人們意識(shí)到,對(duì)工程地質(zhì)條件的了解不能局限于某結(jié)構(gòu)物的場地,必須擴(kuò)大調(diào)查區(qū)域范圍。70年代末,根據(jù)30年問積累的1300個(gè)工程地質(zhì)鉆孔的資料,墨西哥灣海底整體的工程地質(zhì)情況已能顯露出來,可以用來進(jìn)行大面積土體滑移的分析而對(duì)于新開發(fā)的或邊遠(yuǎn)的海域,則有必要先做大面積的調(diào)查。80年代初美國公司對(duì)非洲象牙海岸進(jìn)行的調(diào)查就成了區(qū)域牲工程地質(zhì)調(diào)查的先行。區(qū)域性海洋工程地質(zhì)為勘探開發(fā)工作的初步考慮提供信息,調(diào)查范圍可達(dá)幾百至幾千平方公里,甚至上萬平方公里。我國的海洋石油開發(fā)工作起步較晚。70年代,勘探開發(fā)工作主要由外國公司進(jìn)行。1980年前后,我國僅有的海底土室內(nèi)土工試驗(yàn)是從外國公司承擔(dān)的海洋工程地質(zhì)工作中反承包過來的。沉墊式鉆井船“渤海二號(hào)”的滑移造成我國船員喪命和財(cái)產(chǎn)損失的慘痛事件,其原因在相當(dāng)一段時(shí)間中得不到明確解釋。直到80年代初,才真正開始了我國的海洋工程地質(zhì)工作。由于充分吸收了國外的經(jīng)驗(yàn),其發(fā)展相當(dāng)迅速。結(jié)合鉆井災(zāi)害、結(jié)構(gòu)物場地和區(qū)域牲的工程地質(zhì)調(diào)查和評(píng)價(jià)工作都相繼發(fā)展起來,并得到國外同行的認(rèn)可。1.2海洋工程的發(fā)展前景海洋是自然寶庫。海洋將成為90年代及下一世紀(jì)國際競爭和開發(fā)的重點(diǎn)領(lǐng)域。海洋經(jīng)濟(jì)將會(huì)有一新的發(fā)展。誰在海洋科學(xué)技術(shù)方面領(lǐng)先,準(zhǔn)就會(huì)有強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)競爭力量,準(zhǔn)就能從海洋中得到更多的經(jīng)濟(jì)利益。因此,當(dāng)前比較發(fā)達(dá)的國家如美、蘇、日、英、法、德等國為了今后的海洋開發(fā)爭奪世界海洋資源,正在大量投資,開展各種海洋科學(xué)技術(shù)研究。未來學(xué)家預(yù)測今后特別是到21世紀(jì),海洋資源開發(fā).海洋產(chǎn)業(yè)、海洋工程和海洋科學(xué)技術(shù)將有一個(gè)很大的發(fā)展。由此,必然會(huì)引起海洋工程地質(zhì)學(xué)的崛起和發(fā)展。海洋工程地質(zhì)學(xué)是研究海洋工程建筑物所處海域的海洋工程地質(zhì)條件及其海底地基的土、巖體穩(wěn)定性的工程地質(zhì)問題。它服務(wù)于各種海洋工程,大致有以下幾個(gè)方面:1、 港口工程建設(shè)當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)格局正在發(fā)生重大變化,亞洲太平洋地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)日益崛起,我國對(duì)外經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也日趨擴(kuò)大,我國沿海港13工程建設(shè)也將迎來一個(gè)大發(fā)展的時(shí)期。很多灌口將成為水、陸、空運(yùn)輸基地和樞紐,隨之需要興建不同水深和不同泊位的碼頭工程。港口海域的工程地質(zhì)問題有待研究解決。2、 采油平臺(tái)工程我國近海寬闊的大陸架中,蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源。從區(qū)域地質(zhì)條件和成油規(guī)律分析,可將中國近海海域的16個(gè)沉積盆地分成為渤海黃海、東海、南海三個(gè)含油氣區(qū)。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展,將加速開發(fā)海上油氣資源,采油平臺(tái)工程也將迎來新的發(fā)展.隨之而來的需要解決海洋環(huán)境條件和海洋工程地質(zhì)條件問題。3、 海上航空工程由于沿海城市發(fā)展較快,工商業(yè)集中,人口密集、土地面積有限,今后在海上興建機(jī)場是必然的趨勢。當(dāng)今經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家,如日本、英國和美國已早有海上機(jī)場工程。到21世紀(jì)我國也會(huì)興建,將給海洋工程地質(zhì)帶來新的任務(wù)。4、 海底隧道為了溝通港灣和海峽兩岸的交通,不可避免的要開展海底隧道工程將來海南省經(jīng)濟(jì)特區(qū)的發(fā)展,當(dāng)走上經(jīng)濟(jì)繁榮之期,提高海島特區(qū)與大陸的交通連接將是十分重要的。還有未來的臺(tái)灣島與大陸交通的連接.興建海底遂道也是將來海洋工程地質(zhì)的大業(yè)。5、 島礁工程我國南海分布有東沙、西沙、中沙和南沙群島,島礁星羅棋布,礁區(qū)海域有豐富的生物資源和油氣資源,未來的開發(fā)前景可觀。在島礁上將興建各種用房工程,作為臨時(shí)加工、儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)運(yùn)的海上基地。島礁工程地質(zhì)條件是一個(gè)新問題,有待研究解決。6、 海洋能源工程海洋能源能量巨大,可以再生,開發(fā)利用沒有環(huán)境污染,也不占用寶貴的陸地空間,作為一種有發(fā)展?jié)摿Φ男履茉?,已?jīng)引起許多海洋國家的重視.積極進(jìn)行開發(fā)研究。海洋能包括潮汐能、波浪能、海潮流能、海洋熱能以及海洋鹽度差能等。這些不同性質(zhì)海洋能源工程,對(duì)海洋工程地質(zhì)條件有不同的要求,興建工程的前期,需要進(jìn)行大量的工程地質(zhì)調(diào)查研究。1.3海洋工程地質(zhì)的特點(diǎn)與任務(wù)海洋工程地質(zhì)是服務(wù)于海上工程結(jié)構(gòu)物的安全及穩(wěn)定,為海上工程設(shè)計(jì)提供可靠的工程地質(zhì)依據(jù)。它研究的對(duì)象是海底地基的土及軟巖,其特點(diǎn)是在海水、風(fēng)、浪、流強(qiáng)烈作用下所發(fā)生的各種工程地質(zhì)問題,其中不僅包括物理力學(xué)、水動(dòng)力學(xué).還有化學(xué)和生物化學(xué)方面的問題。比在陸地上研究工程地質(zhì)條件所涉及學(xué)科范圍要大得多.完全是一門多學(xué)科綜合性的海洋工程地質(zhì)問題。海洋工程地質(zhì)的工作方法和手段也必須走向綜合的發(fā)展方向。多種探測技術(shù)的結(jié)合.有聲學(xué)探測,力學(xué)測試,電法探測,地震探測等等。除此還要發(fā)展一套鉆井設(shè)備和取樣裝置,這都涉及剜復(fù)雜的技術(shù)條件和大量的資金。所以海洋工程地質(zhì)工作必需進(jìn)行周密的計(jì)劃.做好充分的技術(shù)準(zhǔn)備,多學(xué)科聯(lián)合,多種技術(shù)手段相互配合,才能完成海洋工程地質(zhì)任務(wù)。海洋工程地質(zhì)研究課題可概括為以下幾個(gè)方面:1、海洋環(huán)境條件的研究。海洋水文氣象特征(風(fēng)、風(fēng)暴、海浪、潮汐、海流……等);海岸泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律;海底地形和地貌特征;海底沉積物的特征(類型、成分、分布、厚度、來源等);海底和海岸新構(gòu)造特征(地震、斷裂、海平面的變化)}海底侵蝕與滑動(dòng)現(xiàn)象。2、 海底地基土和軟巖的工程地質(zhì)性質(zhì)研究。海底沉積物的物理特性:孔隙性、液化性、滲透性、觸變性、壓縮性、蠕變陸的低強(qiáng)度等特性的研究。在工程結(jié)構(gòu)物荷載和風(fēng)、浪、流及潮汐等承動(dòng)力作用下的沉積物地基強(qiáng)度和穩(wěn)定性隨時(shí)閘變化問題的研究。海底地基穩(wěn)定性的基本理論及工程地質(zhì)評(píng)價(jià)問題研究。海底工程地質(zhì)的區(qū)劃研究。3、 海洋工程地質(zhì)新技術(shù)研究。海底沉積物的聲學(xué)探測技術(shù)研究;綜合測井技術(shù)研究;海底地基原位動(dòng)靜觸探試驗(yàn)研究;;海底鉆探采樣技術(shù)研究。由于海洋工程風(fēng)蠱大、投資大、要求高,困此海洋工程地質(zhì)研究應(yīng)給予充分重視,走在工程需要的前面,21世紀(jì)大規(guī)模海洋工程建設(shè)作好科學(xué)儲(chǔ)備。1.4研究內(nèi)容及其意義海洋地質(zhì)學(xué)是以海水覆蓋下的廣大巖石圈為研究對(duì)象,主要包括海岸和海灘、大陸架和陸坡、以及廣闊的深海海底。它是地質(zhì)學(xué)的一個(gè)分支,是針對(duì)海洋區(qū)域的地質(zhì)學(xué)研究科學(xué)。目前海洋地質(zhì)學(xué)的研究內(nèi)容大致可以包括以下幾方面內(nèi)容:1、海底構(gòu)造地質(zhì)學(xué)和巖石學(xué),研究海底地殼的圈層結(jié)構(gòu)、各構(gòu)造單元的分布特征和深化關(guān)系、以及洋底結(jié)晶巖的特征、分布及成因;2、 海洋沉積和地貌學(xué),研究海底沉積物的沉積特征、時(shí)空分布、形成和發(fā)育機(jī)理,并間分布及成因;3、 古海洋學(xué),這是一項(xiàng)新發(fā)展起來的較年輕的學(xué)科,它依托對(duì)上述分支學(xué)科的研究成果,追索海洋發(fā)展變化史、海陸變遷、海平面的升降及海流、海溫、鹽度和生產(chǎn)力演化等,從而闡明海洋的成因、古環(huán)境的演化;4、 海底礦產(chǎn)地質(zhì)學(xué),研究各類海洋礦產(chǎn)資源的成因、分布特征和儲(chǔ)量等;5、 海洋工程地質(zhì)學(xué)和海洋環(huán)境地質(zhì)學(xué),研究與海洋工程項(xiàng)目如港口、航道、海底管線、橋梁、隧道、人工島、鉆井平臺(tái)等有關(guān)的海底底質(zhì)物理力學(xué)性質(zhì),進(jìn)行海洋工程地質(zhì)條件的調(diào)查和評(píng)價(jià),研究與海洋環(huán)境保護(hù)與預(yù)測有關(guān)的環(huán)境要素,如污染、淺層氣、侵蝕與淤積等;6、 海洋地球物理學(xué),使用各種地球物理探測儀器,測量并研究海底各種地球物理場理探測儀器,測量并研究海底各種地球物理場的時(shí)空變化,并利用這些研究為上述各分支海洋地質(zhì)學(xué)的研究服務(wù);7、 海洋地質(zhì)調(diào)查技術(shù)和手段。二、海洋工程地質(zhì)研究方法及技術(shù)近年來,海洋地質(zhì)學(xué)由于應(yīng)用新技術(shù)、新方法,特別是應(yīng)用了深海鉆探技術(shù)、遙感遙測技術(shù),各種測試儀器的不斷更新,精度的不斷改善和提高,使得海洋地質(zhì)學(xué)取得了極大的進(jìn)步。隨著新技術(shù)、新方法和各種測試儀器精度的不斷提高,海洋地質(zhì)學(xué)在調(diào)查研究和資源勘探等方面也得到了迅速發(fā)展,其主要特點(diǎn)有:1、 在調(diào)查研究方面,從區(qū)域性到全球性、從淺層向深層發(fā)展;2、 在調(diào)查研究手段上,廣泛采用先進(jìn)的科學(xué)儀器和設(shè)備;3、 在基礎(chǔ)理論研究方面獲得了突破性的進(jìn)展,而且還在不斷涌現(xiàn)新理論、新觀點(diǎn);4、 大規(guī)模的國際性合作逐步成為海洋地質(zhì)調(diào)查研究的一條有效途徑;5、 通過多學(xué)科的合作進(jìn)行綜合性研究,共同解決一個(gè)問題,已成為海洋地質(zhì)研究的一種重要方法。2?1地球物理測量技術(shù)地球物理測量技術(shù)是指運(yùn)用先進(jìn)的儀器測量地球某些物理性質(zhì)的變化,從而得出海底以下的地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)分布的一種測量技術(shù)。在海上,使用最廣的物探方法有地震勘探、重力測量、磁力測量和熱量測量等。重力的變化能反映地質(zhì)或地理位置的變化。重力測量在海洋礦產(chǎn)資源勘探、天然地震預(yù)報(bào)和地震災(zāi)害預(yù)測、衛(wèi)星空間軌道設(shè)計(jì)及軌道預(yù)報(bào)方面都有重要意義。目前在國際上使用最廣最有代表性的海洋重力儀是德國產(chǎn)的KSS—5和KSS—30型海洋重力儀,其中KSS—5型屬于杠桿型重力儀,KSS—30型屬于彈簧垂直荷載型重力儀。海洋磁力測量是勘測水域磁場的分布和隨時(shí)間的變化或發(fā)現(xiàn)異常磁場。目前海洋磁力勘探主要用核子旋進(jìn)磁力儀,其中美國森尼維爾大地測量公司的G801海洋質(zhì)子核子旋進(jìn)式磁力儀應(yīng)用較多。海底熱力測量不僅可以發(fā)現(xiàn)地?zé)豳Y源,而且可以應(yīng)用其得到的海底地?zé)豳Y料詳細(xì)考察海底地殼、地幔、板塊構(gòu)造及熱過程(如巖漿侵入、熱液環(huán)流)。海洋有源電磁探測系統(tǒng)測量可以直接測定地殼內(nèi)熔融物質(zhì)的存在和溫度及巖石的孔隙率,用于熱液或巖漿活動(dòng)的海洋擴(kuò)張中心的地質(zhì)作用過程的調(diào)查和研究。幾十年來,我國先后研制和生產(chǎn)了重力儀、結(jié)構(gòu)核子旋進(jìn)式磁力儀、質(zhì)子磁力梯度儀及多種底質(zhì)取樣設(shè)備,在國際海洋地質(zhì)調(diào)查和地球物理勘探中發(fā)揮了重要作用,尤其是海洋石油地球物理勘探技術(shù)和資源綜合評(píng)價(jià)方面已基本達(dá)到國際先進(jìn)水平,并在地震勘探作業(yè)方面具備了國際市場的競爭能力。20世紀(jì)80年代以來隨著科學(xué)的發(fā)展,許多新技術(shù)包括三維勘探、高分辨率勘探、子波處理和波動(dòng)理論等反演技術(shù),也逐漸被應(yīng)用在測量技術(shù)上,使信號(hào)質(zhì)量、信息的準(zhǔn)確性、分辨能力和穿透力等方面都有了明顯的提高,也使得物探技術(shù)有了較大的進(jìn)展。近年來,人們還研究海底聲學(xué)特征和沉積物理特征之間的直接聯(lián)系,并通過聲速、聲吸收、聲反射率與海底沉積物類型、顆粒度和空隙率的關(guān)系,建立起海底地質(zhì)聲學(xué)模型,從而為判斷和分類海底地質(zhì)結(jié)構(gòu)提供定量分析的依據(jù)。其中精密回聲測深儀、深淺地層剖面儀、旁側(cè)聲納先進(jìn)儀器的應(yīng)用最為廣泛。我國在水聲技術(shù)研制方面也取得重大進(jìn)展,現(xiàn)已研制成功具有世界先進(jìn)水平的惟一可在2m淺海作業(yè)的高分辨力淺地層剖面儀和彩色雙頻率垂直魚探儀,還有走航式聲字多卜勒海流剖面儀,這些技術(shù)廣泛應(yīng)用在海洋科學(xué)研究、海洋資源勘探和開發(fā)以及軍事活動(dòng)等各個(gè)領(lǐng)域。2.2大洋鉆探技術(shù)1968年8月開始執(zhí)行的“深海鉆探計(jì)劃”大大促進(jìn)了海洋地質(zhì)學(xué)的發(fā)展,標(biāo)志著海洋地質(zhì)學(xué)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段。“深海鉆探計(jì)劃”所取得的成果向人們揭示了海洋的歷史、古環(huán)境、古氣候、古生物的演化、海底火山噴發(fā)、沉積作用和海底礦產(chǎn)的分布,驗(yàn)證了海底擴(kuò)張事實(shí)的存在。這對(duì)于人們重新認(rèn)識(shí)海洋,特別是重建中生代以來的古海洋演化的模式有著巨大的推動(dòng)作用,對(duì)基礎(chǔ)地質(zhì)理論的發(fā)展產(chǎn)生了深刻的影響。從1968年以來,大洋鉆探技術(shù)在世界各大洋鉆井2000余口、取心20余萬米,證實(shí)了板塊構(gòu)造學(xué)說,創(chuàng)立古海洋學(xué),把地質(zhì)學(xué)從陸地?cái)U(kuò)展到全球,從根本上改變了地球科學(xué)界的視野和思路,帶來了地球科學(xué)的革命。隨著科技的發(fā)展,人們更想通過高科技手段深入地揭示地球內(nèi)部的奧秘。于是一些國家更是加緊推行一系列的鉆探計(jì)劃(如日本的“OD—21”計(jì)劃),向“地球深部進(jìn)軍”,“探索環(huán)境演變的奧秘”。該計(jì)劃已于2003年10月1日開始實(shí)施并開展為期10年的初始研究階段,著重開展了深部生物圈和洋底下的海洋、環(huán)境變化過程和結(jié)果、固體地球循環(huán)和地球動(dòng)力學(xué)3個(gè)領(lǐng)域的研究。我國也正以穩(wěn)健的步伐迎接以綜合大洋鉆探為標(biāo)志的海洋地質(zhì)調(diào)查研究的新高潮,這必將會(huì)使海洋地質(zhì)學(xué)又進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。2.3遙測遙感技術(shù)海洋遙測遙感技術(shù)是海洋探測技術(shù)的主要內(nèi)容之一。由于地球資源衛(wèi)星的發(fā)射,使得遙感技術(shù)得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。目前不少國家把它列為重點(diǎn)發(fā)展計(jì)劃,大力開發(fā)本國的遙測遙感技術(shù),如美國、蘇聯(lián)、日本、加拿大等,我國也已在1980年3月將海洋遙感技術(shù)研究列為“全國遙感技術(shù)近期發(fā)展規(guī)劃”重點(diǎn)項(xiàng)目之一。由于衛(wèi)星遙測遙感技術(shù)具有全球范圍的大尺度、近同步、快速收集地球表面物體信息資料的優(yōu)點(diǎn),因此,這項(xiàng)技術(shù)在近20年來發(fā)展非常迅猛。遙測遙感技術(shù)的發(fā)展,也使得海洋調(diào)查研究得到了發(fā)展。特別是在海洋地質(zhì)底形、地貌調(diào)查研究中,如對(duì)海水中懸浮泥沙運(yùn)動(dòng)、海岸帶與灘涂資源、河口三角洲形成與演化、海岸與淺海地質(zhì)地貌及其變化的調(diào)查研究和海冰監(jiān)測等方面,遙測遙感技術(shù)得到器;無人遙控深潛器則可以潛入水下10000多米。遙測遙感技術(shù)的發(fā)展,也使得海洋調(diào)查研究得到了發(fā)展。特別是在海洋地質(zhì)地統(tǒng)調(diào)查研究中,如對(duì)海水中懸浮泥沙運(yùn)動(dòng)的調(diào)查研究、海岸帶與灘涂資源的調(diào)查研究、河口三角洲形成與演化的調(diào)查研究一、海岸與淺海地質(zhì)地貌及其變化的調(diào)查研究。和海冰監(jiān)測等方面,遙測遙感技術(shù)得到更加廣泛的應(yīng)用,并取得了明顯成績,大大推動(dòng)了海洋地質(zhì)學(xué)的發(fā)展。我國在深潛技術(shù)方面取得了很大進(jìn)展,已于近期研制出載人ROB深潛器和自治式無人潛水器(AUV)等,都已達(dá)到了世界先進(jìn)水平。2.4聲波探測技術(shù)由于聲波在海水中的傳播特性顯著優(yōu)越于電磁波和可見光,因此在海洋地質(zhì)水下探測中得到了廣泛的應(yīng)用。聲學(xué)探測設(shè)備本身當(dāng)然也是一種水下遙感系統(tǒng)。利用它可以透過海水和海底地層的覆蓋物給我們提供海底地質(zhì)構(gòu)造和海底資源分布的信息。近年來,人們還研究海底聲學(xué)特征和沉積物物理特征之間的直接聯(lián)系,并通過聲速、聲吸收、聲反射率與海底沉積物類型、顆粒度和空隙率的關(guān)系,建立起海底地質(zhì)聲學(xué)模型,從而為判斷和分類海底地質(zhì)結(jié)構(gòu)提供定量分析的依據(jù)。其中精密回聲測深儀,深、淺地層剖面儀,旁側(cè)聲納先進(jìn)儀器,是聲波探測技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的。另外還有一種次聲波探測技術(shù)一一地震波探測技術(shù),利用地震波反射或折射探測原理測量海底深地層形態(tài)的探測技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)及軟件技術(shù)的迅速發(fā)展,水聲技術(shù)取得許多世人矚目的成就。我國在水聲技術(shù)研制方面也取得重大進(jìn)展,現(xiàn)已研制成功具世界先進(jìn)水平的唯一可在2m淺海作業(yè)的高分辨力淺地層剖面儀和彩色雙頻率垂直魚探儀,還有走航式聲字多普勒海流剖面儀,這些技術(shù)廣泛應(yīng)用在了海洋科學(xué)研究、海洋資源勘探和開發(fā)以及軍事活動(dòng)等各個(gè)領(lǐng)域。聲波探測技術(shù)手段的應(yīng)用和發(fā)展使得海洋測深技術(shù)由點(diǎn)測深、線測深發(fā)展到寬帶面測深,而且測深儀已由以前發(fā)射單束聲波的測深儀發(fā)展到多波束測深儀。這些技術(shù)的廣泛應(yīng)用,為海洋地質(zhì)學(xué)調(diào)查研究提供了全面而又可靠的第一手資料。2.5其他技術(shù)水下工程探測技術(shù)也是海洋地質(zhì)調(diào)查中一項(xiàng)必要的技術(shù),它可以為各種海洋水下工程服務(wù)或水下探測和作業(yè),在海洋探測和海洋工程技術(shù)中發(fā)揮了重要作用。深潛技術(shù)、水下機(jī)器人作業(yè)系統(tǒng)和飽和潛水技術(shù)是當(dāng)前水下工程探測技術(shù)的研究點(diǎn)和今后水下工程探測技術(shù)的主要發(fā)展方向。在深潛技術(shù)方面,發(fā)展很快。常壓載人深潛器(ADS)—般可潛水2000——3000m,最大水深己超過6000m,如日本的“深海6500”號(hào),深潛達(dá)6500m,是目前世界上載人潛水最深的深潛器;無人遙控深潛器則可以潛入水下一萬多米。我國在深潛技術(shù)方面也得了很大進(jìn)展,已于近期研制出的載人ROV深潛器和自治式無人潛水器(AUV)等,都已達(dá)到了世界先進(jìn)水平。海洋監(jiān)測技術(shù)是一項(xiàng)新興發(fā)展的技術(shù),是集衛(wèi)星、海面浮標(biāo)、海上平臺(tái)、沿岸海洋站、雷達(dá)陣、水下監(jiān)測儀器等設(shè)備于一體的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。三、海洋工程地質(zhì)理論研究及發(fā)展趨勢近年來,海洋地質(zhì)學(xué)在理論研究和應(yīng)用方面都獲得了迅速發(fā)展,新的發(fā)現(xiàn)層出不窮,不斷涌現(xiàn)出新思想、新觀點(diǎn)和新理論。3?1板塊構(gòu)造理論人類對(duì)地球認(rèn)識(shí)的一次重大突破是使地球變?yōu)橐辉娜虬鍓K構(gòu)造說的創(chuàng)立。板塊構(gòu)造理論是20世紀(jì)地球科學(xué)的重大成就之一,這學(xué)說包括大陸漂移與海底擴(kuò)張兩部分。其基一本概念是,整個(gè)地球表面是由一系列剛性、不能變形但比較薄(100?150Km)的板塊所組成。板塊構(gòu)造理論一直在海洋地質(zhì)學(xué)研究中起著支配作用。在20世紀(jì)70年代調(diào)查研究的基礎(chǔ)上,一方面更加廣泛地為國際地質(zhì)學(xué)界所承認(rèn);另一方面板塊構(gòu)造理論本身也正從它原來的簡單模式通過檢驗(yàn),進(jìn)一步深入研究和探討了它的多樣性及其形成的機(jī)理3。深海和大洋鉆探計(jì)劃取得的重大成果,促進(jìn)了板塊構(gòu)造理論的迅速發(fā)展,使其在大洋中脊與海底擴(kuò)張、比較俯沖學(xué)、熱點(diǎn)說、地體構(gòu)造與薄殼構(gòu)造、板塊聚合帶的形成等方面都有了新的進(jìn)展,而且一種簡稱為“地體學(xué)”的板塊構(gòu)造新理論正在逐漸興起;另外,通過深海鉆探資料研究,對(duì)大陸邊緣俯沖帶海溝的性質(zhì)和發(fā)生在海溝內(nèi)側(cè)的不斷增生體的構(gòu)造有了更多了解。3.2古海洋學(xué)古海洋學(xué)產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代,它是繼板塊構(gòu)造學(xué)說之后,對(duì)海洋地質(zhì)學(xué)研究的又一重大突破,也是深海鉆探帶來的一項(xiàng)重大科研成果。它是以大洋的水體作為主要研究對(duì)象,探索海洋環(huán)流和海水物理、化學(xué)特征的變化,研究海洋生產(chǎn)力和海洋生物的宏觀演化等大洋系統(tǒng)的發(fā)展歷史。古海洋學(xué)研究大洋系統(tǒng)的發(fā)展歷史,而大洋系統(tǒng)的核心問題是大洋環(huán)流,因此,大洋環(huán)流是古海洋學(xué)的一個(gè)重要研究內(nèi)容。古海洋學(xué)另一個(gè)重要研究內(nèi)容是古海水化學(xué),包括海水古鹽度、含氧量、各種微量與痕量元素含量、同位素成分、海水堿度和碳酸鹽補(bǔ)償面等,特別是海水中碳酸鹽飽和度和碳酸鹽補(bǔ)償深度(CCD)的變化,直接反映了海水中濃度和生產(chǎn)力的高低,是大洋地層對(duì)比和海洋古環(huán)境再造的重要信息來源。生物古海洋學(xué)也是古海洋學(xué)一個(gè)重要研究內(nèi)容,它是研究古海洋的宏觀生物和生產(chǎn)力。古海洋學(xué)以海洋沉積物為主要研究依據(jù),尤其是所含有孔蟲、放射蟲、鈣質(zhì)超微化石、硅藻、介形蟲等微體化石,從有機(jī)界的生物化石和無機(jī)界的礦物顆粒兩方面,通過定量分析和同位素分析或大洋分層學(xué)的方法,用代替性標(biāo)志來提取古環(huán)境參數(shù),然后根據(jù)已知的邊界條件進(jìn)行海水環(huán)流之類的古海洋學(xué)數(shù)值模擬。隨著科技的發(fā)展,特別是20世紀(jì)80年代以來氧同位素測溫、超導(dǎo)磁力儀古地磁測年和DSDP液壓活塞(HPC)三大技術(shù)進(jìn)步,為古海洋學(xué)的發(fā)展提供了良好條件和發(fā)展空間。3.3現(xiàn)代海洋沉積學(xué)對(duì)現(xiàn)代海洋沉積作用過程的研究是海洋地質(zhì)學(xué)一個(gè)重要的研究課題,主要包括海底濁流沉積、陸架沉積物輸運(yùn)、沉積物來源、河口海岸沉積層序、海底地貌體構(gòu)造與成因等方面的內(nèi)容。通過對(duì)大洋底部沉積物性質(zhì)和沉積作用的研究來為大洋形成及其環(huán)境的演化和全球氣候變化以及海底礦產(chǎn)資源的開發(fā)提供信息。1968年以來所開展的一系列的深海和大洋鉆探計(jì)劃,為大洋沉積作用的研究提供了豐富的資料。通過對(duì)海洋沉積層的形成、結(jié)構(gòu)及其機(jī)理的研究,使其對(duì)傳統(tǒng)觀念有很大改變;通過對(duì)海岸帶、河口三角洲和深海沉積作用的研究,發(fā)現(xiàn)海洋沉積物在時(shí)間和空間上都存在著許多不同的“帶”例如與古氣候相應(yīng)的沉積物帶,海洋底部與地形相對(duì)應(yīng)的沉積物帶等;等深流和濁積層的發(fā)現(xiàn)對(duì)深刻認(rèn)識(shí)深海底的侵蝕和沉積作用起到了重要影響,并促進(jìn)了粗粒濁積物理論的發(fā)展。另外在沉積盆地的形成與演化、濱海(潮坪)及陸架沉積特征及成因、有機(jī)碳和重金屬的分布規(guī)律、古磁性地層學(xué)、沉積物聲學(xué)、沉積速率及其原因、層序地層學(xué)、事件沉積學(xué)、海洋物質(zhì)通量等方面也取得了一些進(jìn)展。海洋沉積動(dòng)力學(xué)也是海洋沉積作用研究的個(gè)對(duì)象,它的發(fā)展把海洋水體的動(dòng)態(tài)過程與一沉積物運(yùn)移、沉降結(jié)合起來,定量地測定各種參數(shù)并加以數(shù)學(xué)處理,得到多維的定量過程,并從地化、生物和動(dòng)力等方面去研究機(jī)制,從而使定性的描述性研究向定量的解釋性的學(xué)科轉(zhuǎn)化。3.4大陸邊緣海洋地質(zhì)大陸邊緣是指陸殼向洋殼過渡的地帶,在其內(nèi)部根據(jù)深度和坡度,通常可分成大陸架、大陸坡和大陸麓等3個(gè)組成部分。它是研究海洋地質(zhì)學(xué)的重要地區(qū)。研究大陸邊緣海洋地質(zhì)學(xué),對(duì)于勘探海底礦產(chǎn)資源和了解現(xiàn)代地殼運(yùn)動(dòng)機(jī)制、火山活動(dòng)、地震、洋殼演化規(guī)律和俯沖消亡作用都具有重要意義。大陸邊緣又是全球沉積物最為發(fā)育的區(qū)域,其沉積層保存著全球海平面變化、氣候變化、巖石圈變形、大洋環(huán)流、地球化學(xué)循環(huán)、有機(jī)生產(chǎn)力和沉積物補(bǔ)給等重要信息。目前許多國家把大陸邊緣的沉積演化及其機(jī)制問題列為重點(diǎn)課題來研究。對(duì)邊緣海的成因及其演化做了大量工作,提出了其演化模式和新的見解。對(duì)三角洲及沉積物、海平面變化引起的沉積間斷等方面的研究都有新的進(jìn)展。陸邊緣沉積作用的研究提供指導(dǎo)方向。四、中國海洋工程地質(zhì)研究隨著海岸帶開發(fā),港灣建設(shè),海洋油、氣和其它海洋資源開發(fā)的發(fā)展,海洋工程地質(zhì)研究在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有越來越重要的地位。近年來,我國的海洋工程地質(zhì)研究取得了巨大成就,在許多方面都取得了新的進(jìn)展。4?1我國海洋工程地質(zhì)研究取得的成就4.1?1海洋帶工程地質(zhì)調(diào)查研究海岸帶是我國生產(chǎn)力最發(fā)達(dá)的地區(qū),關(guān)系到我國沿海地區(qū)和四大領(lǐng)海發(fā)展全局的關(guān)鍵地帶。新中國成立以來,我國海洋帶資源的開發(fā)利用取得了很大成績,除圍墾灘涂800萬畝土地外,新筑防潮堤、塘、閘,壩工程多處,特別是在海洋工程地質(zhì)調(diào)查研究的基礎(chǔ)上,成功地在海岸帶軟土地基上興建了許多海灣水庫,這些水庫以防潮、圍墾、農(nóng)灌為主要功能,兼有漁業(yè)、通航等綜合效益,對(duì)確保沿海工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起了重要作用。為了充分開發(fā)海岸帶這一天賦之地,自1980年開始進(jìn)行了全國海岸帶的綜合調(diào)查,其中包括工程地質(zhì)方面的調(diào)查研究工作。首先在溫州海岸帶調(diào)查試點(diǎn)基礎(chǔ)上,制定了調(diào)查規(guī)范和編制工程地質(zhì)圖的內(nèi)容、原則和方法。在松散層發(fā)育的濱海平原區(qū)成功地進(jìn)行了工程地質(zhì)調(diào)查研究和工程地質(zhì)區(qū)劃圖的編制工作這些工程地質(zhì)圖件既反映了地質(zhì)規(guī)律,又考慮了工程建筑的要求,具有很大實(shí)用價(jià)值。歷時(shí)7年的全國海岸帶綜合調(diào)查取得了重要成果,這些成果除提交了綜合調(diào)查報(bào)告和圖件外,還多次召開了學(xué)術(shù)討論會(huì)進(jìn)行交流(如1980年12月召開的全國海岸帶資源綜合調(diào)查,海岸工程學(xué)術(shù)會(huì)議,1987年12月召開的全國海洋開發(fā)工程技術(shù)交流會(huì)等)。全國性的多學(xué)科海岸帶綜合調(diào)查,豐富了海洋工程地質(zhì)等學(xué)科內(nèi)容,對(duì)海岸帶的工程建設(shè),資源優(yōu)勢,綜合開發(fā)利用前景,提供了寶貴的基礎(chǔ)資料,為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),國防建設(shè),國土整治和環(huán)境保護(hù)提供了科學(xué)依據(jù),取得了顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。4.1.2河口三角洲工程地質(zhì)研究近10年來,我國海洋研究單位和有關(guān)部門以及同國外合作對(duì)我國大河進(jìn)行了較深入的海洋地質(zhì)、海洋工程地質(zhì)研究,取得重要成果。如1980年中美對(duì)長江海洋沉積作用過程(包括工程地質(zhì))的聯(lián)合調(diào)查;海洋局第二研究所、地礦部上海地質(zhì)調(diào)查局第一海洋地質(zhì)大隊(duì)上海工程地質(zhì)隊(duì)等單位對(duì)長江進(jìn)行的海洋地質(zhì)、工程地質(zhì)研究;1985?1987年,青島海洋大學(xué)與美國俄勒崗州立大學(xué)合作,對(duì)黃河進(jìn)行沉積動(dòng)力學(xué)和工程地質(zhì)學(xué)研究;中國科學(xué)院海洋研究所、海洋局第一海洋研究所、地礦部青島海洋地質(zhì)研究所等單位對(duì)黃河進(jìn)行的海洋地質(zhì)及工程地質(zhì)研究;中國科學(xué)院南海海洋研究所、青島海洋研究所、武漢巖土力學(xué)研究所、地礦部南海石油東部公司、廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局與第二海洋地質(zhì)大隊(duì)、海洋局南海研究所以及廣東地質(zhì)局、水利電力勘測設(shè)計(jì)院、中山大學(xué)等單位對(duì)珠江進(jìn)行的大量工程地質(zhì)研究工作,華東師范大學(xué)、青島海洋大學(xué)及中山大學(xué)合作對(duì)中國河主要沉積動(dòng)力過程進(jìn)行的研究(國家自然科學(xué)基金大型項(xiàng)目)等。這些研究都取得重大成果,使我國的河學(xué)、海洋地質(zhì)學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)達(dá)到一個(gè)新的水平,為河整治、航道改善、綜合開發(fā)利用河資源、環(huán)境保護(hù)、城市和國防建設(shè)等方面提供了重要科學(xué)依據(jù),在生產(chǎn)實(shí)踐中起了很大的指導(dǎo)作用。近年來,如開的全國河三角洲專題學(xué)術(shù)討論會(huì)及有關(guān)的學(xué)術(shù)會(huì)議也很好的交流和總結(jié)了對(duì)長江、黃河、珠江等大河三角洲研究取得的成果,展示了收獲和成就。4.1.3港口工程地質(zhì)勘察新中國成立以來,特別是近年來我國港建設(shè)發(fā)展很快。海港的工程地質(zhì)勘察,尤其是在港址選擇的工程地質(zhì)調(diào)查研究在我國港建設(shè)起了重要作用,收到了巨大效益。例如,山東的石臼港是全國重點(diǎn)建設(shè)港之一,在未建之前,原定在江蘇省連云港擴(kuò)建10萬噸級(jí)支碼頭,其中僅勘探費(fèi)就在一千萬美元以上,大港擴(kuò)建則約一億美元。后來選取石臼港來作比較研究。比較研究結(jié)果認(rèn)為連云港由于地處淤泥海岸,有軟基及泥沙回淤問題,自建港以來曾發(fā)生十次較大的工程事故,均系淤泥地基處理不善而造成。石臼港的水深和地基條件比較優(yōu)越,又無淤積問題,不需要維持一定水深而挖泥,勘察費(fèi)約500萬人民幣,至于港建投資大約4億人民幣,加上鐵路投資不到8億人民幣。由此可見,工程地質(zhì)條件是關(guān)系到港口的規(guī)模、類型和成敗的決定性條件。我國港口工程地質(zhì)勘察所取得的成就和寶貴經(jīng)驗(yàn),極大豐富了海洋工程地質(zhì)學(xué)中的港口工程地質(zhì)學(xué)這一新興分支學(xué)科。4.1.4海洋石油開發(fā)工程地質(zhì)勘察渤海、黃海、東海、南海這國四大海域大陸架寬廣綿延,淺海區(qū)蘊(yùn)藏著豐富的石油。10年來在中國海域已發(fā)現(xiàn)了16個(gè)油氣田,石油開發(fā)獲得重要成果。在海洋石油勘探開發(fā)中,海洋工程地質(zhì)勘察研究起了重要作用。為保證海洋石油鉆井平臺(tái)和貯罐的安全穩(wěn)定,許多單位做了大量的海洋工程地質(zhì)調(diào)查研究工作,取得很大成就。渤海石油公司海上工程公司與中國科學(xué)院海洋研究所、力學(xué)研究所以及與國外一些部門合作對(duì)渤海特定區(qū)域進(jìn)行工程地質(zhì)勘察,查明了海洋沉積物工程特性及地基強(qiáng)度。渤海石油研究院提出了防止海洋石油平臺(tái)滑移的新措施防滑短柱,提高了抗滑穩(wěn)定性,短柱的抗滑阻力比裙板大5~6倍。青島海洋大學(xué)對(duì)勝利油田優(yōu)選井位做了大量工程地質(zhì)調(diào)查研究工作。地礦部上海海洋地質(zhì)調(diào)查局、第一海洋地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)、海洋局第二海洋研究所等單位對(duì)東海大陸架海底不穩(wěn)定性、災(zāi)害地質(zhì)、工程地質(zhì)條件、工程地質(zhì)分區(qū)等進(jìn)行了專門工程地質(zhì)調(diào)查,取得大量成果,為東海石油開發(fā)及其它海洋工程地質(zhì)建設(shè)提供了科學(xué)依據(jù)。上海勘察院等勘察單位與浙江大學(xué)合作,在杭州灣濱海軟土地基上,采用低環(huán)墻、厚墊層加反壓、砂井預(yù)壓的處理方案,成功建造10000一一30000噸大型石油貯罐(浙江煉油廠、金山石化廠罐區(qū)),充分發(fā)揮了土力學(xué)理論對(duì)具體工程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)作用,為國家節(jié)省了大量資金,取得了寶貴經(jīng)驗(yàn)。南海的石油開發(fā)很有前景,圍繞以海洋石油開發(fā)的工程地質(zhì)勘察研究進(jìn)展迅速,成績十分顯著。例如,中國科學(xué)院南海海洋研究所、中國科學(xué)院海洋研究所、力學(xué)所、武漢巖土所與中國南海石油西部公司合作,對(duì)珠江口盆地西部至鶯歌海盆地、南海北部灣涸海區(qū)進(jìn)行工程地質(zhì)調(diào)查和評(píng)價(jià)。此外,中國科學(xué)院南海海洋研究所對(duì)南海大陸架沉積物聲學(xué)特性進(jìn)行了專題研究;國家地震局工程力學(xué)研究所對(duì)涸州島地區(qū)地震及波浪作用下海底與平臺(tái)不穩(wěn)定性進(jìn)行了研究;清華大學(xué)進(jìn)行了南?;炷疗脚_(tái)基礎(chǔ)抗滑和基底沖刷的模擬試驗(yàn)研究;大連理工大學(xué)進(jìn)行了南海地基土承受往復(fù)荷載的特性及液化的研究。特別應(yīng)提到的是,由廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局承擔(dān)的聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃暑援助項(xiàng)目。南海珠江口盆地海洋工程地質(zhì)調(diào)查,從1985年開始到1988年完成了7幅約5萬km的海上調(diào)查任務(wù),出版了我國第一批120萬比例尺的區(qū)域海洋工程地質(zhì)調(diào)查成果報(bào)告及系列圖件。上述的海洋工程地質(zhì)調(diào)查研究成果,為南海石油開發(fā)提供了重要的科學(xué)依據(jù),對(duì)海洋石油鉆井平臺(tái)及各類海洋工程的安全穩(wěn)定的評(píng)價(jià)有重要價(jià)值。4.1.5海上工程地質(zhì)勘察裝備、技術(shù)方法研究為適應(yīng)海洋學(xué)科海上研究之需要,我國建造了大型綜合海洋調(diào)查船(如中國科學(xué)院海洋研究所的“科學(xué)一號(hào)”調(diào)查船,青島海洋大學(xué)的東方紅”調(diào)查船等)。為海洋工程地質(zhì)鉆探之需要,許多單位建造了海上鉆探船或工程地質(zhì)調(diào)查船(如交通部一航局的交勘一號(hào)鉆探船,渤海海上工程公司的“521”工程地質(zhì)調(diào)查船及“濱海218”鉆探船以及地礦部上海地質(zhì)調(diào)查局的“勘407工程地質(zhì)調(diào)查船等)地礦部上海地質(zhì)調(diào)查局技術(shù)裝備研究所研制出了Hz一1o型回轉(zhuǎn)式和振動(dòng)式兩種海底取心鉆機(jī)。中國科學(xué)院海洋研究所制出CH一1型重力活塞取樣管及XD型箱式取樣器,在取樣實(shí)踐中取得較好效果。我國海洋工程地質(zhì)勘察研究工作,除運(yùn)用鉆探試驗(yàn),標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗(yàn),十字板剪切實(shí)驗(yàn),靜力觸探實(shí)驗(yàn),荷載實(shí)驗(yàn),橫壓試驗(yàn)及室內(nèi)土工試驗(yàn)外,還廣泛運(yùn)用經(jīng)濟(jì)快速的先進(jìn)韻海洋物探方法(如旁側(cè)聲鈉,淺地層剖面,單道及多道地震探測等)與其它勘察方法相配合,取得良好的效果。如廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局在南海珠江口盆地海洋工程地質(zhì)調(diào)查中,通過各種調(diào)查資料對(duì)比,能夠判斷和識(shí)別出由海底至1000m深范圍內(nèi)存在的諸如淺地層、滑坡體、埋藏古河道、淺層咼壓氣、移動(dòng)性砂坡、塌陷、風(fēng)暴凹槽等地質(zhì)災(zāi)害因素,并能對(duì)它們的工程地質(zhì)性質(zhì)作出評(píng)價(jià)。從過去只能在淺水區(qū)作業(yè)的簡單調(diào)查,發(fā)展到能適應(yīng)近岸、大陸架和大陸坡較深水區(qū)工作的技術(shù)實(shí)力,逐步探索出海洋工程地質(zhì)和海洋災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查與研究的路子。1989年,在廣州召開的國際海洋工程地質(zhì)討論會(huì),標(biāo)志著我國海洋工程地質(zhì)調(diào)查研究已取得令世界矚目的進(jìn)步和重大成果。4.2海洋工程地質(zhì)研究現(xiàn)狀4.2.1海洋工程地質(zhì)基礎(chǔ)理論研究海洋沉積物工程特性的研究,是海洋工程地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)理論研究課題,也是海洋工程地質(zhì)學(xué)最基本、最重要的一項(xiàng)任務(wù)。許多工程實(shí)踐證明,應(yīng)用彈性理論和塑性理論的線性計(jì)算都不符合海洋土的實(shí)際。海洋沉積物的變形與荷載成非線性關(guān)系,變形模數(shù)不是常數(shù),而與荷載的大小有關(guān)。自70年代起,對(duì)海洋沉積物的工程特性的研究逐步向松散介質(zhì)孔隙水壓力理論與流變理論方向發(fā)展?;谒缮⒔橘|(zhì)孔隙水壓力理論,針對(duì)海洋沉積物的物理力學(xué)性質(zhì)實(shí)質(zhì)問題,探討抗剪強(qiáng)度與變形規(guī)律}流變理論(包括土的觸變與蠕變)是研究氣體、電解溶液和固體顆粒的綜合體系。這兩種理論在我國研究中得到較大的發(fā)展。近年來,清華大學(xué)黃文熙教授提出一種新的理論一一本構(gòu)理論,利用電子計(jì)算機(jī)和有限單元法建立多種復(fù)雜情況下的土力學(xué)計(jì)算程序,用來解決土的應(yīng)力、應(yīng)變、強(qiáng)度與時(shí)間的關(guān)系,受到國內(nèi)外的普遍重視。我國的海洋工程地質(zhì)學(xué)正不斷向縱深發(fā)展主要分支學(xué)科研究方向?yàn)楹Q笸亮W(xué)、海洋巖土工程學(xué)、海洋工程動(dòng)力地質(zhì)學(xué)、專門海洋工程地質(zhì)學(xué)、海港與離岸工程地質(zhì)學(xué)、區(qū)域海洋工程地質(zhì)學(xué)以及海洋環(huán)境工程地質(zhì)學(xué)等。海洋工程地質(zhì)學(xué)的理論研究,特別是工程實(shí)踐取得的成就和經(jīng)驗(yàn)正在充實(shí)這些分支學(xué)科。4.2.2海洋沉積物微結(jié)構(gòu)與工程性質(zhì)關(guān)系的研究海洋沉積物的微結(jié)構(gòu)對(duì)其工程性質(zhì)的影響是很大的,只有研究微結(jié)構(gòu)才能了解沉積物工程性質(zhì)產(chǎn)生的機(jī)制。按照微結(jié)構(gòu)的類型還可判斷其工程性質(zhì),可節(jié)省勘探費(fèi)用,因此這方面的研究既具理論價(jià)值又具實(shí)際意義目前,我國有關(guān)單位正加強(qiáng)這方面的研究,已取得一定進(jìn)展。如南京工學(xué)院高國瑞教授,對(duì)我國各海域沉積物微結(jié)構(gòu)特征及工程性質(zhì)的關(guān)系研究卓有成效,首次提出了我國海洋沉積物微結(jié)構(gòu)的較全面系統(tǒng)的分類,受到國內(nèi)外高度評(píng)價(jià)。許多單位也正在加強(qiáng)這方面的研究。如中國科學(xué)院南海海洋研究所對(duì)南海沉積物微結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類研究;青島海洋大學(xué)地質(zhì)系和河口所對(duì)黃河水下三角洲及渤海沉積物微結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究等。4.2.3海浪作用下土動(dòng)力特性及液化預(yù)測研究為對(duì)海洋平臺(tái)等大型構(gòu)筑物地基正確計(jì)算和評(píng)價(jià),海洋沉積物在海浪作用下的動(dòng)力性質(zhì)便成為重要課題之一目前,中國科學(xué)院力學(xué)研究所、大連理工大學(xué)、清華大學(xué)、河海大學(xué)等單位正加強(qiáng)這方面的理論和實(shí)踐研究,已取得一定進(jìn)展。目前已提出臨界剪應(yīng)力法、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)法、靜力觸探法、橫渡速度法以及能量分析法等預(yù)測砂土液化的方法,正在實(shí)踐中應(yīng)用。4.2.4水下軟土地基加同方法的研究采用各種有效措施,以加固提高土地基的承載能力,是當(dāng)前研究的又一重要課題。我國的一些研究單位經(jīng)過水下實(shí)驗(yàn)已提出了幾種有效的軟基加固方法。如交通部一航局科研所與該局二公司在煙臺(tái)港西港池運(yùn)用水下振沖法處理后的地基承載力為天然地基的26倍。用此法加固軟土地基的深度最大達(dá)18m,且不需預(yù)壓荷載,并可節(jié)約鋼材、木材、水泥。一航局在天津新港運(yùn)用水下真空預(yù)壓法處理超軟地基,在技術(shù)下有新的發(fā)展,填補(bǔ)了國內(nèi)空白,處于圓國際領(lǐng)先地位。用此法在水下加固軟基,水壓力可作為預(yù)壓荷載加以利用,其加固效果比水下堆載預(yù)壓為好,可產(chǎn)生相當(dāng)于70—90kPa的壓力,承載力提高2倍多。此法還方便于水下斜坡加固。由連云港指揮部、中國科學(xué)院力學(xué)研究所與交通部三航局聯(lián)合攻關(guān),運(yùn)用水下爆破法處理連云港軟基獲得成功。在水下土面以上較小的高度處設(shè)置炸藥起爆,強(qiáng)大的沖擊渡使疏松土的結(jié)構(gòu)形成密實(shí)結(jié)構(gòu)。在不適于常規(guī)軟基加固的工程場合,此法是唯一可行的保證工程質(zhì)量的施工方法。三航局在上海港運(yùn)用動(dòng)力速度改良軟基的一種新方法一一強(qiáng)夯法,承載力提高5倍以上,效果甚為明顯。交通部二航局在深圳赤灣港西防坡堤工程,采用了土工織物法處理水下軟基證實(shí)了此法的可行性。利用土工織物的抗拉強(qiáng)度可以承受地基的水平位移滑動(dòng),防液化淘空;利用土工織物墊層的排水可提高地基的承載力。這一經(jīng)濟(jì)、合理的方法值得推廣。上述方法具有機(jī)具簡單、施工方便、工期短、造價(jià)低、適應(yīng)性廣、工效高等優(yōu)點(diǎn),已進(jìn)入實(shí)用階段,為我國水下軟基加固開辟了實(shí)用途徑。五、現(xiàn)代海洋地質(zhì)學(xué)的發(fā)展5.1海洋工程地質(zhì)發(fā)展的趨勢縱觀20世紀(jì)海洋地質(zhì)學(xué)的發(fā)展歷程,作為門獨(dú)立學(xué)科,它的開始至少比近代陸地地質(zhì)一學(xué)晚一個(gè)世紀(jì),然而,它的迅猛興起卻導(dǎo)致了地球科學(xué)最深刻的革命性變化。對(duì)于一個(gè)全新的21世紀(jì),海洋地質(zhì)學(xué)的研究也必將進(jìn)人一個(gè)新的階段。當(dāng)前,海洋地質(zhì)學(xué)的研究重點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面:(1) 海洋的起源、發(fā)育和演化進(jìn)而研究地球的形成演化。主要包括板塊構(gòu)造理論的進(jìn)一步研究;古氣候與古海洋學(xué)的研究;大洋發(fā)展史等。(2) 海洋資源的研究。研究各種海底自然資源的成因、分布特征和開發(fā)。主要包括油氣資源、深海海底礦產(chǎn)資源和近海礦產(chǎn)資源。(3) 全球變化與海洋環(huán)境的研究。研究海洋對(duì)氣候的影響和制約,通過對(duì)海洋表面和深部變化及與陸地的相互關(guān)系的研究來了解全球氣候及氣候變化的歷史和聯(lián)系,以及極地地區(qū)的海陸變化對(duì)整個(gè)全球變化的影響,并提出措施。海洋工程地質(zhì)發(fā)展的趨勢包括:1、 海洋工程地質(zhì)調(diào)查研究的范圍不斷擴(kuò)大,從淺海域到深海域我國港口建設(shè)將有較大的發(fā)展,大型深水泊位和專業(yè)化碼頭大量建設(shè),防{良堤也走向深水,集裝箱碼頭的增建對(duì)地基的要求更高。海洋石油年產(chǎn)已將超過200萬噸,到1995年將達(dá)到年產(chǎn)500萬噸以上,我國海洋石油及海洋能源的利用都將邁進(jìn)一個(gè)新的階段。區(qū)域和環(huán)境海洋工程地質(zhì)調(diào)查研究也必將進(jìn)一步發(fā)展和深入。為此必須加強(qiáng)各海域工程地質(zhì)條件的研究,做好未來科學(xué)儲(chǔ)備。2、 隨著海洋開發(fā)與利用事業(yè)的蓬勃發(fā)展,必須對(duì)各海域?yàn)?zāi)害地質(zhì)加強(qiáng)研究近年來,我國由于各種海洋災(zāi)害(海面上升、風(fēng)瀑潮、地震、海嘯、巨浪、新構(gòu)造地運(yùn)動(dòng)、海岸侵蝕、海底沖

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