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1、课程主讲人：第七章第七章 电子课件电子课件第第7 7章章 海洋工程地质海洋工程地质Copyright大连理工大学大连理工大学 3本章学习目标本章学习目标n 知识目标：知识目标：l 能够准确描述能够准确描述海洋工程地质、海岸带、海洋沉积物海洋工程地质、海岸带、海洋沉积物的定的定义和特征。义和特征。l 能够准确描述能够准确描述海洋地质作用海洋地质作用的类型和特征。的类型和特征。l 能够准确判别典型性能够准确判别典型性海蚀地貌、海积地貌海蚀地貌、海积地貌类型，并阐述类型，并阐述其特征。其特征。l 能够描述能够描述海洋工程地质灾害海洋工程地质灾害的特点与分类。的特点与分类。4本章学习目标本章学习目标n

2、 能力目标：能力目标：l 能够对常见海蚀地貌或海积地貌进行识别。能够对常见海蚀地貌或海积地貌进行识别。l 能够对常见海洋地质灾害进行判别。能够对常见海洋地质灾害进行判别。l 能够阅读海洋地质灾害评估报告。能够阅读海洋地质灾害评估报告。l 树立国土意识，增强民族自豪感树立国土意识，增强民族自豪感。5引引 子子n 美丽的地球是什么颜色的？为什么地球又被美丽的地球是什么颜色的？为什么地球又被称为称为“水球水球”？n 为何要了解海洋，如何去了解海洋？为何要了解海洋，如何去了解海洋？n 什么是海洋工程地质？什么是海洋工程地质？61、美丽的地球是什么颜色的？为什么地球又被称、美丽的地球是什么颜色的？为什么

3、地球又被称为为“水球水球”？n 地球表面约地球表面约71%为海洋面积、为海洋面积、仅仅29%为陆地。为陆地。n 从卫星图上看，美丽的地球呈从卫星图上看，美丽的地球呈现为蓝色的现为蓝色的“水球水球”。引引 子子72、为何为何要了解海洋，如何去了解海洋？要了解海洋，如何去了解海洋？n 海洋是人类的海洋是人类的“蓝色粮仓蓝色粮仓”，蕴含丰富的，蕴含丰富的自然资源自然资源、是、是人类生存人类生存之源之源。引引 子子l 海洋是聚宝盆（一半以上油气矿产资源，海洋是聚宝盆（一半以上油气矿产资源，70%生物资源种类）生物资源种类）l 海洋是发动机（海洋是发动机（87.5%水蒸气）水蒸气）l 海洋是生命线（海洋

4、是生命线（90%的国际贸易）的国际贸易）l 海洋是安全港（沿海国家的安全屏障）海洋是安全港（沿海国家的安全屏障）82、为何要了解海洋，、为何要了解海洋，如何如何去了解海洋？去了解海洋？引引 子子92、为何要了解海洋，、为何要了解海洋，如何如何去了解海洋？去了解海洋？引引 子子200319681983深海钻探计划（深海钻探计划（DSDP）大洋钻探计划（大洋钻探计划（ODP）综合大洋钻探计划（综合大洋钻探计划（IODP）格罗玛格罗玛挑战者号挑战者号乔迪斯乔迪斯决心号决心号地球号地球号推荐读物推荐读物102、为何要了解海洋，、为何要了解海洋，如何如何去了解海洋？去了解海洋？引引 子子格罗玛格罗玛挑挑

5、战者号战者号（Glomar Challenger）n 钻探船长121m、宽19m、深8m，钻塔高43.3m。船排水量10500吨，设计最大工作水深6096m，设计最大钻探深度7615m。n 共完成了96个钻探航次，总里程超过60104公里，在624个钻位上钻探了1092个深海钻孔，采集深海岩心总长超过97km，覆盖了除北冰洋之外的全球各大洋。 深海钻探计划（深海钻探计划（DSDP, 19681983）112、为何要了解海洋，、为何要了解海洋，如何如何去了解海洋？去了解海洋？引引 子子乔迪斯乔迪斯决心决心号号（JOIDES Resolution）n 钻探船总排水量9050吨，船长14、宽21m，

6、钻塔高61.5m，钻探能力为9150m，钻探最大水深8235m，海底下最大钻探深度为4000m左右，拥有1400m2的七层实验室。n 共实施了111个航次（第100航次到第210航次）调查，行程355781海里，足迹遍布全球各大洋，在669个站位钻了1797个钻孔，取心长度总和35.772km。 大洋钻探计划（大洋钻探计划（IODP , 19832003）122、为何要了解海洋，、为何要了解海洋，如何如何去了解海洋？去了解海洋？引引 子子综合大洋钻探计划（综合大洋钻探计划（IODP , 2003至今 ）n 由美国和日本牵头，欧洲作为联合体加入，中国于2004年加入。l 美国 (USIO)、日本

7、 (CDEX)分别负责乔迪斯乔迪斯决心决心号号、地球号、地球号的航次规划。l 欧洲 （EOS）负责任务专用平台的运作。乔迪斯乔迪斯决心决心号号地球地球号号132、为何要了解海洋，、为何要了解海洋，如何如何去了解海洋？去了解海洋？引引 子子地球地球号号（ Chikyu）n 地球号是日本制造的世界最大深海钻探船。 n 钻探船总排水量56752吨，船长210m、宽38m，钻塔高121m，可钻达地底7km进入地幔。n 2007年9月正式进行IODP地314航次的钻探计划。n 2012年4月，在宫城县近海钻探到了海面以下7740m深处，刷新了海底钻探的世界纪录。 综合大洋钻探计划（综合大洋钻探计划（IO

8、DP , 2003至今 ）地球地球号号143、什么是海洋工程地质？、什么是海洋工程地质？n 海洋工程地质海洋工程地质是研究与海洋工程构建物有关的地质问题的科学，是研究与海洋工程构建物有关的地质问题的科学，是地质学的一个新兴学科分支。是地质学的一个新兴学科分支。引引 子子15提提 纲纲n 概概 述述n 海洋地质作用海洋地质作用n 海洋沉积物海洋沉积物n 海洋工程地质灾害与评估海洋工程地质灾害与评估n 典型工程案例与分析典型工程案例与分析n 思考题与习题思考题与习题161、海洋自然资源丰富、海洋自然资源丰富u 自然资源是支撑经济建设和社会发展的物质基础，自然资源问题是涉及国家安全与发展的重大战略问

9、题；海洋是人类生存之源海洋是人类生存之源。171、海洋自然资源丰富、海洋自然资源丰富u 海洋油气资源丰富海洋油气资源丰富。海洋石油已经成为世界石油生产增长的主要来源，近20年中，海洋原油产量的比重在世界总产油量中增加了1倍。全球近10年来发现的大型油气田中，探明储量在1亿吨以上的油气田70%都在海洋。推荐读物推荐读物181、海洋自然资源丰富、海洋自然资源丰富u 天然气水合物天然气水合物（又称可燃冰）。（又称可燃冰）。海底天然气水合物总能量约为所有煤、天然气和石油总和的23倍。191、海洋自然资源丰富、海洋自然资源丰富u 多金属结核（锰结核）等矿产资源。多金属结核（锰结核）等矿产资源。世界洋底多

10、金属结核资源为3万亿吨；其中，锰、镍的产量分别可供全世界用18000年和25000年。201、海洋自然资源丰富、海洋自然资源丰富u 海洋能海洋能（海水动能）：海水运动过程中产生的温（海水动能）：海水运动过程中产生的温差能、潮汐能、波浪能、洋流能及盐差能等。差能、潮汐能、波浪能、洋流能及盐差能等。推荐读物推荐读物温差发电温差发电潮汐能潮汐能风能风能波浪能波浪能洋流能洋流能盐差能盐差能211、海洋自然资源丰富、海洋自然资源丰富 我国近海区域：我国近海区域：u 潮汐能潮汐能：蕴藏量：蕴藏量19286万千瓦、技术可开发量万千瓦、技术可开发量2283万千瓦；万千瓦；u 波浪能波浪能：蕴藏量：蕴藏量160

11、0万千瓦、技术可开发量万千瓦、技术可开发量1471万千瓦；万千瓦；u 潮流能潮流能：蕴藏量：蕴藏量833万千瓦、技术可开发量万千瓦、技术可开发量166万千瓦；万千瓦；u 温差能温差能：蕴藏量：蕴藏量36713万千瓦、技术可开发量万千瓦、技术可开发量2570万千瓦；万千瓦；u 盐差能盐差能：蕴藏量：蕴藏量11309万千瓦、技术可开发量万千瓦、技术可开发量1131万千瓦；万千瓦；u 海上风能海上风能：蕴藏量：蕴藏量88300万千瓦、技术可开发量万千瓦、技术可开发量57034万千瓦。万千瓦。推荐读物推荐读物222、我国典型海洋工程构建物、我国典型海洋工程构建物港珠澳跨海大桥港珠澳跨海大桥推荐读物推荐

12、读物232、我国典型海洋工程构建物、我国典型海洋工程构建物杭州湾跨海大桥杭州湾跨海大桥推荐读物推荐读物242、我国典型海洋工程构建物、我国典型海洋工程构建物渤海湾海底隧道渤海湾海底隧道海洋石油海洋石油982钻井平台钻井平台25提提 纲纲n 概概 述述n 海洋地质作用海洋地质作用n 海洋沉积物海洋沉积物n 海洋工程地质灾害与评估海洋工程地质灾害与评估n 典型工程案例与分析典型工程案例与分析n 思考题与习题思考题与习题261、海岸带、海岸带美丽的滨海海滩美丽的滨海海滩大连大连三亚三亚海岸线长海岸线长18000km；大于大于10平方千米的海湾平方千米的海湾160多多个；个；滨海湿地面积约滨海湿地面积

13、约5942万公顷；万公顷；领海及内水面积约领海及内水面积约40万平方千万平方千米；米；大于大于500平方米的海岛平方米的海岛7300多多个。个。 271、海岸带、海岸带u 什么是海岸带？海岸线、海岸与海岸带的关系？什么是海岸带？海岸线、海岸与海岸带的关系？潮上带潮上带潮间带潮间带水下岸坡水下岸坡高潮水位高潮水位低潮水位低潮水位海岸线海岸线海岸海岸广义海岸带广义海岸带狭义海岸带狭义海岸带国际地圈生物圈计划委员会（IGBP，1993），提出了广义海岸带的定义；向陆200m等高线，向海是大陆架边坡（200m水深线）。281、海岸带、海岸带u 为什么海岸带是人口密集区，为什么海岸带是人口密集区，50%

14、以上人口居住在海岸带附近？以上人口居住在海岸带附近？l 地形、土壤、气候、交通地形、土壤、气候、交通 地势低平、土壤肥沃、气候温和湿润、交通便利，是人类早期开发农业较为集中的地区，也是目前世界经济发展较快的地区。l 海岸带的区位优势海岸带的区位优势。 自然条件：地理位置优越，海陆资源丰富，自然能量/生物生产力大。 社会条件：信息交流快、信息量大，资金丰富，人才密集、技术水平高。 国防战略：边缘效应、扩散效应，抵御外侵。292、海洋地质作用的动力及其影响因素、海洋地质作用的动力及其影响因素u 海水动力可以形成美丽的景色，也可能给人类造成灾难。海水动力可以形成美丽的景色，也可能给人类造成灾难。冲浪

15、冲浪海啸海啸302、海洋地质作用的动力及其影响因素、海洋地质作用的动力及其影响因素u 海水在外力的作用下获得动能：海浪（或波浪）、潮汐、洋流和浊流。海水在外力的作用下获得动能：海浪（或波浪）、潮汐、洋流和浊流。l 海浪（或波浪）海浪（或波浪） 波浪是指海水周期性运动，且向一定方向传播而形成起伏扩展的波状现场；波浪作用是海岸带变化的主要动力。 海浪是海洋中各类波浪形式的总称；其成因主要有风力、地震、海底火山等。海浪可以细分为风浪、潮波、海啸、气压波和船行波等多种类型。312、海洋地质作用的动力及其影响因素、海洋地质作用的动力及其影响因素u 海水在外力的作用下获得动能：海浪（或波浪）、潮汐、洋流和

16、浊流。海水在外力的作用下获得动能：海浪（或波浪）、潮汐、洋流和浊流。l 潮汐潮汐潮流具有一定的流速、流向，能搬运泥沙，并在适当的地段进行侵蚀和堆积。潮汐发电潮汐发电322、海洋地质作用的动力及其影响因素、海洋地质作用的动力及其影响因素u 海水在外力的作用下获得动能：海浪（或波浪）、潮汐、洋流和浊流。海水在外力的作用下获得动能：海浪（或波浪）、潮汐、洋流和浊流。l 洋流洋流大洋表层海水常年大规模的沿一定方向进行的较为稳定的流动，称为洋流。洋流是地球表面热环境的主要调节者，对海洋工程地质的影响相对有限。332、海洋地质作用的动力及其影响因素、海洋地质作用的动力及其影响因素u 海水在外力的作用下获得

17、动能：海浪（或波浪）、潮汐、洋流和浊流。海水在外力的作用下获得动能：海浪（或波浪）、潮汐、洋流和浊流。l 浊流浊流浊流一般发源于大陆架之上或大河流的河口前缘；在海底滑坡、地震震动、河口前缘松散沉积物过量堆积等因素影响下形成浊流（含有大量悬浮物），使沉积物扩散到海水中。342、海洋地质作用的动力及其影响因素、海洋地质作用的动力及其影响因素u 海水的化学作用。海水的化学作用。海水中蕴含着以悬浮微粒、胶体或离子等形式的数十种元素。当海水中各元素的相对含量发生变化时，化学平衡会引发各元素的定向流动，促使物质分解破坏、迁移或者化合沉淀；经过长期缓慢的物质交换，造成地质时期各种类型的沉积物及有用矿物的富集

18、。u 海洋的生物作用。海洋的生物作用。海洋生物的生命活动周期中，不断从海水中摄取化学成分、排放不同的化学成分，是海洋地质作用动力的重要组成部分。l 海洋生物能促使CaCO3的沉淀，甚至在未达到饱和情况下就开始沉淀；高含量的CaCO3环境，促进钙质骨骼生物的迅速生长，如造礁珊瑚等。l 深海区，无氧、无光环境下，大量细菌繁殖；如硫细菌大量繁殖且进行还原作用，形成黄铁矿、白铁矿等。353、海洋的侵蚀作用、海洋的侵蚀作用u 海洋的侵蚀作用是指由海水的机械动能、溶解作用和海洋生物活动等因素引起海岸及海底物质的破坏作用，简称海蚀作用海蚀作用。l 冲蚀作用：冲蚀作用：是指波浪对海岸的撞击作用。l 磨蚀作用：

19、磨蚀作用：主要是激浪流所挟带的沙砾对海岸进行研磨与凿蚀的作用。l 溶蚀作用：溶蚀作用：是海水对岩石的溶解作用。364、海洋的搬运作用、海洋的搬运作用u 波浪、潮流和洋流是海洋中主要搬运营力。滨海地区，通常以波浪为主要搬运营力；峡湾或潮沙通道附近，潮流的搬运作用明显；在半深海或深海则以洋流为主要营力。推移方式的搬运主要出现在海滨，推移物质一部分来自河流，另一部分来自海蚀作用。375、海洋的沉积作用、海洋的沉积作用u 海洋是巨大的汇水盆地，是最终的沉积场所。l 海洋沉积作用与地球构造、地形、源岩地质学，以及气候、海洋与大气动力学等因素相关。l 沉积作用模式与沉积物的来源、搬运、沉积或成岩作用等因素

20、相关。海洋沉积作用可分为：海洋沉积作用可分为：l 岩源沉积作用岩源沉积作用l 生物沉积作用生物沉积作用385、海洋的沉积作用、海洋的沉积作用l 岩源沉积作用岩源沉积作用 主要包括河流沉积、风尘沉积、冰川沉积、火山沉积、浊流沉积、自生沉积以及宇源沉积作用等。l 生物沉积作用生物沉积作用 源于生物坚硬部分形成过程中矿物相的固定作用。根据成分来分，生物沉积可分为硅质沉积和钙质沉积两类；硅质生物沉积主要由单细胞浮游生物（如硅藻、放射虫、硅鞭藻等），构造蛋白石二氧化硅硅壳片；钙质生物沉积物主要由碳酸钙生物壳组成。溶解二氧化硅通过河流、海底风化和火山过程供给大洋；溶解钙通过河流、地表水和非常少量的海底风化

21、供给大洋。396、海成地貌、海成地貌u 海蚀地貌海蚀地貌，海蚀作用下产生的地貌。l 海蚀崖海蚀崖l 海蚀拱桥海蚀拱桥l 海蚀柱海蚀柱l 海蚀沟谷海蚀沟谷l 海蚀台海蚀台l 海蚀穴（洞）海蚀穴（洞）406、海成地貌、海成地貌u 海蚀地貌海蚀地貌，海蚀作用下产生的地貌。l 海蚀崖海蚀崖l 海蚀拱桥海蚀拱桥l 海蚀柱海蚀柱l 海蚀沟谷海蚀沟谷l 海蚀台海蚀台l 海蚀穴（洞）海蚀穴（洞）416、海成地貌、海成地貌u 海积地貌海积地貌，进入海岸带的松散物质，在波浪等作用下堆积形成的地貌。l 海滩海滩l 滨岸堤滨岸堤l 沙坝沙坝l 沙嘴沙嘴l 泻湖泻湖l 连岛沙坝连岛沙坝l 波筑台或水下堆积阶地波筑台或水

22、下堆积阶地426、海成地貌、海成地貌u 海积地貌海积地貌，进入海岸带的松散物质，在波浪等作用下堆积形成的地貌。l 海滩海滩l 滨岸堤滨岸堤l 沙坝沙坝l 沙嘴沙嘴海滩海滩l 泻湖泻湖l 连岛沙坝连岛沙坝l 波筑台或水下堆积阶地波筑台或水下堆积阶地滨岸堤滨岸堤436、海成地貌、海成地貌u 海积地貌海积地貌，进入海岸带的松散物质，在波浪等作用下堆积形成的地貌。l 海滩海滩l 滨岸堤滨岸堤l 沙坝沙坝l 沙嘴沙嘴沙坝沙坝l 泻湖泻湖l 连岛沙坝连岛沙坝l 波筑台或水下堆积阶地波筑台或水下堆积阶地沙嘴沙嘴446、海成地貌、海成地貌u 海积地貌海积地貌，进入海岸带的松散物质，在波浪等作用下堆积形成的地貌

23、。l 海滩海滩l 滨岸堤滨岸堤l 沙坝沙坝l 沙嘴沙嘴泻湖泻湖l 泻湖泻湖l 连岛沙坝连岛沙坝l 波筑台或水下堆积阶地波筑台或水下堆积阶地连岛沙坝连岛沙坝黄岩岛黄岩岛456、海成地貌、海成地貌u 海积地貌海积地貌，进入海岸带的松散物质，在波浪等作用下堆积形成的地貌。l 海滩海滩l 滨岸堤滨岸堤l 沙坝沙坝l 沙嘴沙嘴l 泻湖泻湖l 连岛沙坝连岛沙坝l 波筑台或水下堆积阶地波筑台或水下堆积阶地水下堆积阶地水下堆积阶地46提提 纲纲n 概概 述述n 海洋地质作用海洋地质作用n 海洋沉积物海洋沉积物n 海洋工程地质灾害与评估海洋工程地质灾害与评估n 典型工程案例与分析典型工程案例与分析n 思考题与习

24、题思考题与习题471、海洋沉积物的、海洋沉积物的形成形成 由陆地河流、大气或人类活动输入海洋的物质（包括宇宙尘埃、泥沙、灰尘、以及动植物遗骸等），在海底沉积；将海洋沉积作用所形成的海底沉积物总称为海洋沉积物（海洋沉积物（marine sediments）。海洋沉积物是地质历史的良好记录，对于帮忙人类认识海洋的形成和演变具有重要意义。 海洋沉积物是由陆源碎屑物质和生物、化学过程的溶液中析出的物质组成；沉积作用以海水为介质，有物理的、化学的、生物的或者多种组合的不同过程。陆源碎屑主要由河流、冰川和风携带的微颗粒等组成，有机质主要由贝壳、海洋生物体的骨骼形成。481、海洋沉积物的、海洋沉积物的形成形

25、成u 大型三角洲和河口区的滨海沉积物沉积速率，最高可达到50000 cm/千年；u 陆坡和陆隆最高可达到100cm/千年；u 深海沉积物的沉积速率约为0.110cm/千年。 概括地说，可以将海洋沉积划分为大陆边缘沉积和深海沉积。大陆边缘沉积物主要来自陆源碎屑，根据沉积物的粒度大小及级配状况划分出砾石、砂、粉砂和泥等沉积类型。深海沉积物中生物作用居重要地位，根据生物种类及其含量将深海沉积物划分为有孔虫软泥、颗石软泥、硅藻软泥、放射虫软泥等类型；此外尚有浊流沉积物、火山沉积物、褐黏土以及自生沉积物等非生源沉积物。49海洋沉积物形成过程海洋沉积物形成过程1、海洋沉积物的、海洋沉积物的形成形成50u

26、海洋沉积物颗粒来源可分为岩成颗粒、生物颗粒和水成颗粒等。u 与陆源沉积物相比，海洋沉积物存在如下几点环境和成分差异：海洋沉积物存在如下几点环境和成分差异：（1）海洋沉积物的孔隙内充满含盐水，属于饱和沉积物；（2）海洋沉积物的成分区别于陆源沉积物；（3）深海中高压、低温的沉积环境，影响沉积物的微结构，从而影响强度、变形等工程性质；（4）深海中的沉积速率非常慢。2、海洋沉积物的、海洋沉积物的特点特点51u 按照所处的深度来划分，海洋沉积物可分为：l 滨海沉积（水深020m）l 浅海沉积（水深20200m）l 深海沉积（水深200m）2、海洋沉积物的、海洋沉积物的特点特点522、海洋沉积物的、海洋沉

27、积物的特点特点u 滨海沉积滨海沉积北戴河北戴河海滩沉积海滩沉积老虎石连岛沙坝沉积老虎石连岛沙坝沉积贝壳堤贝壳堤潮坪沉积潮坪沉积53u 浅海沉积浅海沉积l 碎屑沉积：碎屑沉积：浅海中90%以上的碎屑物来源于大陆。l 化学沉积：化学沉积：浅海是化学沉积的有利地区，许多化学沉积物是重要的矿产。l 生物沉积：生物沉积：如珊瑚礁等。碎屑沉积碎屑沉积化学沉积化学沉积2、海洋沉积物的、海洋沉积物的特点特点54u 浅海沉积浅海沉积l 碎屑沉积：碎屑沉积：浅海中90%以上的碎屑物来源于大陆。l 化学沉积：化学沉积：浅海是化学沉积的有利地区，许多化学沉积物是重要的矿产。l 生物沉积：生物沉积：如珊瑚礁等。珊瑚礁珊

28、瑚礁2、海洋沉积物的、海洋沉积物的特点特点55u 深海沉积深海沉积2、海洋沉积物的、海洋沉积物的特点特点水深2002000m：以陆源泥为主，可有少量化学沉积物和生物沉积物。在浊流和海底地滑发育区，可有来自浅海的粗碎屑物，局部地段可见冰川碎屑和火山碎屑；大陆坡上分布最广的沉积物是形成于还原环境中的蓝色软泥；分布于热带、亚热带海岸大河口外的红色软泥和发育于大陆架与大陆坡接壤地带的绿色软泥。水深2000m：以浮游生物遗体沉积形成的生物软泥（硅藻软泥和放射虫软泥的硅质软泥，孔虫软泥、翼足类软泥和颗石软泥的钙质软泥）为主，极少有陆源物质，沉积速率极为缓慢。563、海洋沉积物的分布、海洋沉积物的分布单元面

29、积（%）沉积物厚度（km）体积（106 km3）比例（% ）近岸带及陆架10.96.0114.021.3陆坡及陆隆7.92.5280.052.2大洋81.21.0141.826.5总计100-535.8100海洋各地貌自中生代以来堆积的沉积物海洋各地貌自中生代以来堆积的沉积物574、海洋沉积物的工程性质、海洋沉积物的工程性质u 滨海和浅海沉积物滨海和浅海沉积物（水深（水深0200m）u 深海沉积物（水深深海沉积物（水深200m）以碎屑颗粒（砂、砾石或黏土）为主，与陆源沉积物性质相似。钙质砂还存在平均有效应力效应、压碎效应、胶结效应和碳酸盐含量效应；当围压达到200kPa时，即可能出现剪缩现象。

30、水深2002000m：主要是大陆风化产物通过各种途径搬运而至的碎屑物质的快速沉积。浊流沉积物由极细砂和中粉砂向上递变为黏土的序粒层组成。水深200m：整体表现为高灵敏性、高孔隙比、高触变性、高蠕变性、高液化性、高含水性、高压缩性、高变异性、低渗透性和低强度等。585、我国南海深海沉积物的工程性质、我国南海深海沉积物的工程性质 我国南海是西太平洋区域最大的边缘海，面积约为我国南海是西太平洋区域最大的边缘海，面积约为350万万km2；形状近；形状近似于扁菱形，长轴沿似于扁菱形，长轴沿N30E向延伸向延伸3140km，NW向宽约向宽约1250km。南。南海地形可以大致划分为大陆架、大陆坡和深海盆等类

31、型，面积占比分别为海地形可以大致划分为大陆架、大陆坡和深海盆等类型，面积占比分别为47%、38%和和15%，平均水深约为，平均水深约为1140m。其中，深海盆的平均水深。其中，深海盆的平均水深约为约为4700m，水深最深处为，水深最深处为5559m。595、我国南海深海沉积物的工程性质、我国南海深海沉积物的工程性质 2015年年2018年期间，大连理工大学建设工程学部依托年期间，大连理工大学建设工程学部依托“国家自然国家自然科学基金共享航次计划科学基金共享航次计划”，连续四年在我国南海各海域开展海洋工程地质、，连续四年在我国南海各海域开展海洋工程地质、海洋沉积物的勘察与科研工作；累计现场取样站

32、位近海洋沉积物的勘察与科研工作；累计现场取样站位近30个，覆盖我国南海个，覆盖我国南海北部陆坡、西部区域和中部海盆等海域，累计采集原状土达北部陆坡、西部区域和中部海盆等海域，累计采集原状土达600kg。605、我国南海深海沉积物的工程性质、我国南海深海沉积物的工程性质615、我国南海深海沉积物的工程性质、我国南海深海沉积物的工程性质u 沉积物沉积物土样级配及塑性图土样级配及塑性图625、我国南海深海沉积物的工程性质、我国南海深海沉积物的工程性质u 典型站位软黏土强度与深度变化曲线典型站位软黏土强度与深度变化曲线63提提 纲纲n 概概 述述n 海洋地质作用海洋地质作用n 海洋沉积物海洋沉积物n

33、海洋工程地质灾害与评估海洋工程地质灾害与评估n 典型工程案例与分析典型工程案例与分析n 思考题与习题思考题与习题641、海洋工程地质灾害、海洋工程地质灾害(又称灾害地质又称灾害地质) u 指由于地质作用和人为的工程地质作用而造成的资源、环境的严重破坏或人类生命财产损失的事件；u 指发生在海域、海岸带的工程地质灾害总称。区域工程地质调查成果与海岸带及海岛调查资料一起是进行区域海洋功能区划、港址和核电站厂址选择、油田建设不可缺少的资料。651、海洋工程地质灾害、海洋工程地质灾害u 2018年，我国各类海洋灾害造成直接经济损失47.77亿元，其中风暴潮灾害占93%；各类海洋灾害导致死亡（含失踪）达7

34、3人。资料来源：中国海洋灾害公报（2009-2018年）66杭州湾大桥南岸滩涂浅层气杭州湾大桥南岸滩涂浅层气海底断层海底断层火山喷发导致海底滑火山喷发导致海底滑坡、引起印尼海啸坡、引起印尼海啸水合物分解导致海底滑坡水合物分解导致海底滑坡1、海洋工程地质灾害、海洋工程地质灾害67海底断层海底断层1、海洋工程地质灾害、海洋工程地质灾害68 海洋工程中晚更新世以来仍有活动的断层定义为海底活断层海底活断层，主要是由于地壳活动和沉积作用引起的地层错动。海洋工程建设之前需对区内活动性断层进行识别，并进行危险性分析。u 按断层成因来分，可分为构造断层和同生断层，构造断层是由于构造活动引起的地层错动，同生断层

35、是与沉积作用同时形成的断层构造引起两盘沉积物厚度不同。u 按断层距离海底的深度来分，可分为海底、浅层（100m）等四种类型。1、海洋工程地质灾害、海洋工程地质灾害69杭州湾大桥南岸滩涂浅层气杭州湾大桥南岸滩涂浅层气井喷井喷u 浅层气以生物成因气（沼气）为主，主要成分为甲烷、二氧化碳、硫化氢、氮气、氨气等，主要由层间气和沉积物中气产生。u 浅层气广泛分布在近海大陆架区；据不完全统计，海底浅层气直接导致的灾害损失约占各类灾害总损失的3550%左右。1、海洋工程地质灾害、海洋工程地质灾害702、区域海洋工程地质调查、区域海洋工程地质调查u 调查目的调查目的：1）为海洋开发、海底工程建设、港址选择和海

36、洋环境保护等项事业的规划和合理布局提供基础资料和图件。 2）为海底油气资源与固体矿产资源的勘探和开采，海底电缆、输油管道铺设提供工程地质资料。3）为海洋地质科学研究，场地勘探与专门研究提供依据。712、区域海洋工程地质调查、区域海洋工程地质调查u 调查的基本任务调查的基本任务：1）查明测区内水深及海底地形。2）查明区内地貌类型、形态和特征，潜在灾害因素特殊地貌。3）查明区内地层层序、地质结构、地质构造等基本地质特征。4）查明测区内工程地质单元与各单元的物理力学性质、成因、时代、厚度、埋藏深度与分布范围。5）查明区内新构造运动及地震活动。6）调查海底滑坡、塌陷、泥流、浅层气等灾害地质因素。7）综

37、合分析调查测试资料，进行工程地质分区与评价；主要调查成果为灾害地质因素分布图、工程地质图及报告。722、区域海洋工程地质调查、区域海洋工程地质调查 宏观上了解一个地区的灾害地质问题是建设海洋工程的前提；针对具体灾害地质问题进行深入调查，了解其成因、危害程度和识别标志，为提出相应的预防措施提供技术支撑。l 准备阶段准备阶段：收集资料、制定技术方案、准备设备；l 野外物探调查野外物探调查：海洋地质调查和地球物理剖面测量、海洋工程地质调查；l 室内综合分析与研究成果报告编写室内综合分析与研究成果报告编写。u 调查方法调查方法：73调查综合分析与研究报告编写流程图2、区域海洋工程地质调查、区域海洋工程

38、地质调查743、海床稳定性、海床稳定性u 海床稳定性问题是海洋工程建设必须考虑的重大问题之一海床稳定性问题是海洋工程建设必须考虑的重大问题之一；与海底的地质构造、土层工程性质、波浪、地震等荷载相关，其中波浪荷载是海洋土受到的最频繁、最严峻的周期性往复荷载之一。u 相关调查研究表明，海床失稳可以发生在非常小的斜坡上（海床失稳可以发生在非常小的斜坡上（1o），），沉积物可以是强度非常小、不完全固结的各种土层。u 海床稳定性判别：海床土体中某一点波浪引起的剪应力若大于土体的抗剪强度，导致海床失稳。u 海床失稳类型：海底坍塌、滑坡、流动海底坍塌、滑坡、流动（碎屑流动、液化流动、颗粒流动和浊流）等；海床

39、沉积物破坏可分为剪切破坏、土层液化和冲刷等三种形式。753、海床稳定性、海床稳定性u 影响海床稳定性的因素影响海床稳定性的因素：l 地壳的构造运动、地震或火山的喷发、海流的冲刷、波致切应力的作用、以及滨外三角洲和海底峡谷头部的快速沉积作用等均会造成应应力增加力增加；l 快速沉积、沉积速率超过孔隙水释放速率时，超孔隙水压力造成沉积物强度减少；孔隙气产生、孔隙压力增大造成沉积物强度减小强度减小。造成海床失稳的因素、过程的相互关系763、海床稳定性、海床稳定性u 海床稳定性划分海床稳定性划分：l 稳定区l 基本稳定区l 次稳定区l 不稳定区77海底滑坡海底滑坡位置位置长长(km)宽宽(km)面积面积

40、(km2)体积体积(km3)坡度坡度()南厄加斯7501067900020331孟加拉湾1083740009001-6纽芬兰格兰德滩240140275007604-3东北大西洋务罗卡尔16013.822003002加利福尼亚358.6300203新西兰455.620081大型海底滑坡的特征（据Prior et al.）海底滑坡是海底不稳定性最为普遍的表现形式；可分为层滑、圆弧形层滑、圆弧形滑坡和崩坍滑坡滑坡和崩坍滑坡等三种形式；一般发生在大陆架和岸边地带，主要由地壳运动、地震和波浪作用形成。3、海床稳定性、海床稳定性78海底天然气水合物分解诱发海底滑坡示意图3、海床稳定性、海床稳定性79u 常

41、见的海洋地质灾害形式：常见的海洋地质灾害形式：1）活动断层、地震与火山等，直接破坏海底构建物，且地震可能诱发滑坡、海啸、浊流、砂土液化等其他次生灾害；2）滑坡、崩塌、浊流与泥流等，可能直接破坏钻井平台、海底管线、光缆等设施；3）浅层气、底辟、软弱夹层、液化砂层等，都可能诱发海底构建物基础破坏；4）埋藏古河道、古湖沼、不规则岩面、珊瑚礁等，由于持力不均匀等因素可能导致钻井平台桩脚或建筑物基础倾斜或倾覆。4、海洋地质灾害评估、海洋地质灾害评估804、海洋地质灾害评估、海洋地质灾害评估u 海洋地质灾害区划与风险评价海洋地质灾害区划与风险评价：l 海洋地质灾害区划与风险评价主要包括区划依据、风险评价原

42、则、评价指标、评价方法以及区划方案等部分；l 海洋地质灾害区划是区域海洋地质灾害评价的基础，也是海洋地质灾害预测与防治的重要科学依据。814、海洋地质灾害评估、海洋地质灾害评估u 海床地质灾害的灾情评估海床地质灾害的灾情评估：l 按照灾情评估时间，分为灾前评估、灾中跟踪评估和灾后总结评估。l 按照灾情评估范围或面积，分为点评估、面评估和区域评估。l 各种类型灾情评估的基本内容主要包括危险性评价、易损性评价、破坏损失评价和防治工程评价。海洋地质灾害灾情评估体系示意图824、海洋地质灾害评估、海洋地质灾害评估u 海床地质灾害减灾防灾对策海床地质灾害减灾防灾对策：l 达到最佳的减灾效果是海洋地质灾害

43、防治的根本目标；l 防治的基本途径有：1）控制灾害源、消除或减弱灾害体的活动能量，减少灾害威胁；2）对受灾体采取防护或避让等保护措施使其免受灾害破坏，或增强受灾体对灾害的抵御能力。834、海洋地质灾害评估、海洋地质灾害评估u 海床地质灾害减灾防灾对策海床地质灾害减灾防灾对策：l 减灾防灾的具体对策：1）建立和完善监测、预警和防御决策系统；2）完善海洋预报和服务系统；3）建立中央、地方和企事业三位一体的新型管理模式；4）完善防灾规划体系；5）合理规范人类自身行为，增强公众灾害意识，倡导公众参与；6）采取有效的工程措施；7）科学划分海洋地质灾害危害区，合理规划减灾防灾区域系统；8）建设数字减灾系统

44、；9）建立灾害信息系统。84提提 纲纲n 概概 述述n 海洋地质作用海洋地质作用n 海洋沉积物海洋沉积物n 海洋工程地质灾害与评估海洋工程地质灾害与评估n 典型工程案例与分析典型工程案例与分析n 思考题与习题思考题与习题85 1、东海大桥海上风电场、东海大桥海上风电场风电场位置86 1、东海大桥海上风电场、东海大桥海上风电场u 风电场总装机容量20.42万kW，通过35千伏海底电缆接入岸上110千伏升压变电站，可满足上海近80万人口的生活用电需求。u 与相同发电量的燃煤电厂相比，每年可节省15多万吨标准煤，减少二氧化碳排放约50万吨，节能减排效果显著。87 1、东海大桥海上风电场、东海大桥海上

45、风电场u 海底地基为深厚软土地基地质地质时代时代土层编土层编号号土层名称土层名称平均层厚（平均层厚（m）成因类型成因类型状态状态颜色颜色密实度密实度压缩性压缩性Q34淤泥质黏土2.01新近沉积流塑灰黄高Q24淤泥5.24浅海滨海流塑灰高Q34黏土2.26滨海、沼泽流塑软塑灰高Q23粉质黏土3.40河口沼泽可塑硬塑灰中1-1粉砂1.49河口 滨海褐色中密中偏低1-2粉细砂18.06河口 滨海褐黄黄灰中密密实中偏低2-1粉细砂18.78河口 滨海灰灰黄密实中偏低2-2粉细砂17.48河口 滨海灰密实中偏低Q231粉细砂夹粉质黏土3.31滨海河口 可塑灰中密密实中偏低2细砂8.73滨海河口灰密实中偏

46、低Q22粉质黏土夹粉砂5.53河口沼泽可塑硬塑灰中密密实中细砂未钻穿河口 滨海灰中密密实中偏低88 1、东海大桥海上风电场、东海大桥海上风电场u 高桩承台基础及防撞装置 89 1、东海大桥海上风电场、东海大桥海上风电场u 海上风机基础设计与施工中，有哪些海洋工程地质问题？ 90 2、Storrega海底滑坡海底滑坡u 滑坡影响范围达滑坡影响范围达9万万km2，体积达体积达3000km3，平均坡度，平均坡度仅为仅为0.6 o 0.7o。l 第一阶段发生在距今约30-50ka（千年），导致3900 km3的沉积物塌进入深海。l 第二和第三阶段发生在距今约6-8ka，也造成了100km3的沉积物移位

47、；由天然气水合物分解所触发的。 滑坡范围从挪威西海岸一直延伸至冰岛南部91 2、Storrega海底滑坡海底滑坡u 海底滑坡（坡角5.1m/s。 u 湾内海面较为平静，泊问条件良好。u 罗源湾泥沙量少、且年季变化不大；因此，港口工程建成使用后的淤积问题不会很严重。全湾水深基本维持稳定状态。 结合1976年和1999年海湾内水深测试结果对比分析可知，整体海湾海床稳定性良好，适合港口工程建设海床稳定性良好，适合港口工程建设。93 3、福建罗源湾海床稳定性分析、福建罗源湾海床稳定性分析u 港口工程等选址、建设需要考虑哪些海洋工程地质问题？ 94提提 纲纲n 概概 述述n 海洋地质作用海洋地质作用n

48、海洋沉积物海洋沉积物n 海洋工程地质灾害与评估海洋工程地质灾害与评估n 典型工程案例与分析典型工程案例与分析n 思考题与习题思考题与习题95 u 海洋工程地质的定义？海洋工程地质的定义？ u 简述世界大洋钻探的发展历程。简述世界大洋钻探的发展历程。u 海洋资源开发与利用主要包括哪些方面？海洋资源开发与利用主要包括哪些方面？u 什么是海洋地质作用，研究海洋地质作用的意义是什么？什么是海洋地质作用，研究海洋地质作用的意义是什么？u 如何从如何从“海洋与陆地相互作用海洋与陆地相互作用”的角度来理解海岸带范围的界定？的角度来理解海岸带范围的界定？u 什么是浊流，简述影响浊流形成的主要因素。什么是浊流，

49、简述影响浊流形成的主要因素。u 海成地貌的形成与主要类型？海成地貌的形成与主要类型？u 简述海洋沉积物的主要来源。简述海洋沉积物的主要来源。 96 u 简述海洋沉积物的形成过程，与陆源沉积物相比，海洋沉积物有简述海洋沉积物的形成过程，与陆源沉积物相比，海洋沉积物有哪些特殊性？哪些特殊性？ u 海洋沉积物的工程性质？海洋沉积物的工程性质？u 区域海洋工程地质调查的目的？区域海洋工程地质调查的目的？u 影响海床稳定性的因素有哪些？影响海床稳定性的因素有哪些？u 海床失稳的判别与类型？海床失稳的判别与类型？u 海床地质灾害灾情评估分类与基本内容？海床地质灾害灾情评估分类与基本内容？u 海洋工程地质灾害减灾防灾措施有哪些？海洋工程地质灾害减灾防灾措施有哪些？第第7 7章章 海洋工程地质海洋工程地质