胶州湾沉积物声学与岩土工程性质关系研究

doi:10.3969/j.issn.1674-0696.2017.05.11

重庆交通大学学报（自然科学版） ›› 2017, Vol. 36 ›› Issue (5): 57-63.DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2017.05.11

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胶州湾沉积物声学与岩土工程性质关系研究

郑杰文1，刘保华2，阚光明3，刘晓磊4，李官保3，裴彦良3

（1.青岛海洋科学与技术国家实验室，山东青岛 266237；2.深海基地管理中心，山东青岛 266237； 3.国家海洋局第一海洋研究所，山东青岛 266061；4.中国海洋大学，山东青岛 266061）

收稿日期:2015-10-26 修回日期:2015-12-26 出版日期:2017-05-18 发布日期:2017-05-18
作者简介:郑杰文（1984—），女，河北衡水人，博士后，主要从事海洋沉积声学与海洋地质工程方面的研究。E-mail：jiewen@fio.org.cn。
基金资助:
国家自然科学基金项目(41506077; 41330965)；海洋所专项基金项目（GY0215G06）；海洋公益性专项项目（201405032; 201405036-2）

Correlation Between Sediment Acoustics and Geotechnical Properties in Jiaozhou Bay

ZHENG Jiewen1, LIU Baohua2, KAN Guangming3, LIU Xiaolei4, LI Guanbao3, PEI Yanliang3

(1.Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology, Qingdao 266237, Shandong, P.R.China; 2.National Deep-Sea Base Management Center, Qingdao 266237, Shandong, P.R.China; 3.First Institute of Oceanography, State Oceanic Administration, Qingdao 266061, Shandong, P.R.China; 4.China Ocean University, Qingdao 266061, Shandong, P.R.China)

Received:2015-10-26 Revised:2015-12-26 Online:2017-05-18 Published:2017-05-18

摘要/Abstract

摘要： 基于胶州湾近岸海洋沉积物柱状样品声学物理与力学性质实验室测量计算与原位力学性质测量等方法，采用数理统计分析方法对该海域不同类型沉积物声学物理力学性质开展了实验研究。研究结果表明：胶州湾近岸不同类型沉积物压缩波速与剪切波速差异明显。其中，粉砂质砂压缩波速与剪切波速最高，黏土质砂、砂质粉砂、砂质黏土、粉砂质黏土压缩波速次之，黏土最低；同一类型沉积物压缩波速差值普遍低于50 m/s，剪切波速差值普遍低于20 m/s；不同类型沉积物动弹性模量与动剪切模量的变化规律与声学性质基本一致，但其变化趋势不显著；沉积物声学性质与物理力学性质指标间表现为良好的二次函数关系，声学性质与物理性质间的相关程度显著高于力学性质，在测试指标量值范围内，沉积物压缩波速与剪切波速随沉积物容重与强度的增长而增长，随沉积物含水量与孔隙度的增长而降低。

关键词: 岩土工程, 沉积物, 声学, 物理性质, 力学性质

Abstract: Sediment columnar samples were collected from coastal areas of Jiaozhou Bay to conduct the measurement of acoustics and physical and mechanical properties, together with in-situ measurement of mechanical properties. Mathematical statistics was used to analyze the sediment acoustics and physical and mechanical properties of different types of sediments in the above sea. The study demonstrates that a significant discrepancy of compression wave speed and shear wave speed exists in different types of sediments at coastal areas of Jiaozhou Bay. Among them, compression wave speed and shear wave speed of silty sand are the highest. The compression wave speed of clayed sand, sandy silt, sandy clay, and silty clay take the secondary place, and that of clay is the lowest. The discrepancy of compression wave speed is generally lower than 50 m/s and shear wave speed is generally lower than 20 m/s for the same type of sediments. The variation rule of the dynamic elasticity modulus and dynamic shear modulus of different types of marine sediments is basically accordant with the acoustics properties, but with a non-obvious variation. There is a good quadric relationship between sediment acoustics and physical properties, and the relevance degree between acoustics and physical properties is obviously higher than sediment mechanical properties. In addition, within the range of the measured parameters of sediment physical and mechanical properties, sediment compression wave speed and shear wave speed are increased with the increase of sediment bulk density and strength, while decreased with the increase of sediment water content and porosity.

Key words: geotechnical engineering, sediments, acoustics, physical properties, mechanical properties

中图分类号:

O319.56

郑杰文1，刘保华2，阚光明3，刘晓磊4，李官保3，裴彦良3. 胶州湾沉积物声学与岩土工程性质关系研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2017, 36(5): 57-63.

ZHENG Jiewen1, LIU Baohua2, KAN Guangming3, LIU Xiaolei4, LI Guanbao3, PEI Yanliang3. Correlation Between Sediment Acoustics and Geotechnical Properties in Jiaozhou Bay[J]. Journal of Chongqing Jiaotong University(Natural Science), 2017, 36(5): 57-63.

参考文献

［1］ JACKSON D R，RICHARDSON M D．高频海底声学［M］．刘保华，阚光明，李官保，译．北京：海洋出版社，2013．
JACKSON D R，RICHARDSON M D. High-Frequency Seafloor Acoustics［M］. LIU Baohua, KAN Guangming, LI Guanbao, transl. Beijing: China Ocean Press, 2013.
［2］张叔英．地声学：一门研究海底的重要学科［J］．物理，1997(5)：280-285．
ZHANG Shuying. Geo-acoustics: an important discipline studying seafloor［J］. Physics, 1997(5): 280-285.
［3］孙笑，赵明阶，汪魁，等．波动理论在岩土工程测试中的应用研究进展［J］．重庆交通大学学报(自然科学版)，2013，32（1）：58-62.
SUN Xiao, ZHAO Mingjie, WANG Kui, et al. Research on application of wave theory in geotechnical engineering［J］. Journal of Chongqing Jiaotong University(Natural Science), 2013, 32(1): 58-62.
［4］赵明阶，徐蓉．岩石声学特性研究现状及展望［J］．重庆交通学院学报，2000，19(2)：79-85．
ZHAO Mingjie, XU Rong. The present situation and prospect of the acoustic properties research in rock［J］. Journal of Chongqing Jiaotong Institute, 2000, 19(2): 79-85.
［5］梁元博，卢博．海洋沉积物声学物理和土力学［J］．地球科学进展，1991，6(6)：42-43．
LIANG Yuanbo, LU Bo. Sediment acoustics and physics and soil mechanics［J］. Advance in Earth Sciences, 1991, 6(6): 42-43.
［6］郑杰文，刘保华，阚光明，等．海底沉积声学在海洋工程地质研究中的应用［J］．工程地质学报，2014，22(增刊1)：511-519．
ZHENG Jiewen, LIU Baohua, KAN Guangming, et al. Application of seafloor acoustics in marine engineering geology［J］. Journal of Engineering Geology, 2014: 22(Sup l): 511-519.
［7］李广雪，刘勇，史经昊，等．胶州湾地质与环境［M］．北京：海洋出版社，2014．
LI Guangxue, LIU Yong, SHI Jinghao, et al. Geology and Environment of Jiaozhou Bay［M］. Beijing: China Ocean Press, 2014.
［8］孟祥梅，刘保华，阚光明，等．南黄海海底沉积物声学特性及其影响因素试验研究［J］．海洋学报，2012，34(6)：74-83．
MENG Xiangmei, LIU Baohua, KAN Guangming, et al. An experimental study on acoustic properties and their influencing factors of marine sediment in the southern Huanghai Sea［J］. Acta Oceanologica Sinica, 2012, 34(6): 74-83.
［9］郑杰文，刘保华，阚光明，等．胶州湾潮滩沉积物剪切波速及其频散特性研究［J］．工程地质学报，2015，23(增刊1)：205-212．
ZHENG Jiewen, LIU Baohua, KAN Guangming, et al. Shear wave velocity and frequency dependency of flat sediments in Jiaozhou Bay［J］. Journal of Engineering Geology, 2015, 23(Sup l): 205-212.
［10］孟金生，关定华．海底沉积物的声学方法分类［J］．声学学报，1982(6)：12-20．
MENG Jinsheng, GUAN Dinghua. Acoustical classification of sea floor sediments［J］. Acta Acoustics, 1982(6): 12-20.
［11］阚光明，苏元峰，李官保，等．南黄海中部海底沉积物原位声速与物理性质相关关系［J］．海洋学报，2013，35(3)：166-171．
KAN Guangming, SU Yuanfeng, LI Guanbao, et al. The correlations between in-situ sound speeds and physical parameters of seafloor sediments in the middle area of the southern Huanghai Sea［J］. Acta Oceanologica Sinica, 2013, 35(3): 166-171.
［12］李官保，阚光明，孟祥梅，等．环境条件变化对海底沉积物实验室声速测量结果的影响［J］．海洋科学进展，2013，31(3)：360-366．
LI Guanbao, KAN Guangming, MENG Xiangmei. Effect of the condition changes on the laboratory acoustic velocity measurements of seafloor sediments［J］. Advances in Marine Science, 2013, 31(3): 360-366.
［13］阚光明, 张一凡, 苏元峰, 等．南黄海中部海底沉积物剪切波速度测量及其与物理力学性质参数的关系［J］．海洋科学进展，2014，32(3)：335-342．
KAN Guangming, ZHANG Yifan, SU Yuanfeng, et al. Shear wave speeds measured for sediments from the middle of the southern Yellow Sea and their correlations with physical-mechanical parameters［J］. Advances in Marine Sciences, 2014, 32(3): 335-342.
［14］潘国富，叶银灿，来向华，等．海底沉积物实验室剪切波速度及其与沉积物的物理性质之间的关系［J］．海洋学报，2006，28(5)：64-68．
PAN Guofu, YE Yincan, LAI Xianghua, et al. Shear wave velocity of seabed sediment from laboratory measurements and its relationship with physical properties of sediment［J］.Acta Oceanological Sinica, 2006, 28(5): 64-68.

[1]	王宗建1,2，李畅1，肖亮2，卢谅2. 加筋黏性土加筋效果的三轴试验研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(07): 99-106.
[2]	叶险峰，韩以江，祝敕捷，程雍. 基于改进变权-TOPISIS的锚固边坡失稳风险评估[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(02): 108-115.
[3]	张霄，尹占超，刘啸，段崇豪，郝彭帅. 综合物探法在运营岩溶隧道病害探查中的应用[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2020, 39(10): 60-66.
[4]	何叶1,2，赵明阶1，汪魁1，吉跃辉1. 基于电阻率试验的真空饱水-干燥循环砂岩性能分析[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2020, 39(09): 127-131.
[5]	任松1，王乐1，谢凯楠1,2，姜德义1，蒋翔1. 基于声发射计数信息熵的页岩拉压破坏临界特征试验研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2020, 39(08): 101-107.
[6]	包小华1，章宇1，徐长节2，付艳斌1，崔宏志1，谢雄耀3. 双线盾构隧道施工沉降影响因素分析[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2020, 39(03): 51-60.
[7]	倪文兵. 基于静力学理论的地下水浮力研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2020, 39(03): 61-68.
[8]	唐红梅，王平，王林峰. 变化裂隙岩体的压缩破坏RFPA数值模拟[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2020, 39(02): 103-110.
[9]	周恩全，伊思航，许想，陆建飞. 基于热力学耗散的饱和砂土循环液化特性研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2020, 39(02): 111-117.
[10]	秦网根1,2,蔡正银1,关云飞1,李小梅1. 典型区域软弱土室内水泥固化三轴CD试验[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2020, 39(01): 103-108.
[11]	王恒1，蒋先念1，李树建2，贾智丹1. 三峡库区危岩体劣化特征及变形破坏模式研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2019, 38(12): 92-96.
[12]	张建经1 ，马东华1，曾鹏毅1，孙延军2，何梦2. 新型便携式钻孔剪切仪研发与测试分析[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2019, 38(11): 90-97.
[13]	吴锦华1，袁智洪2，周泳峰3. 古滑坡泥灰岩模拟相似材料试验研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2019, 38(10): 81-86.
[14]	孙元1，田维强1，林德洪1，杨晴雯2，杨峥3. 开挖边坡变形监测及稳定性分析[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2019, 38(09): 81-87.
[15]	洪伟，徐超凡，吉锋. 水电站料场开口线外边坡开挖稳定性分析[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2019, 38(08): 80-85.

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Correlation Between Sediment Acoustics and Geotechnical Properties in Jiaozhou Bay

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