海底斜坡穩定性，顧名思義，即海洋底部斜坡的穩定性。受風暴潮、海底地震等不確定因素影響，易發生失穩破壞，產生較大的海洋地質災害問題。
基本介紹
- 中文名：海底斜坡穩定性
- 外文名：Stability of seabed slope
- 影響因素1：風暴潮
- 影響因素2：海底地震等
- 分析方法：極限平衡法等
- 學科：地質科學
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海底斜坡失穩機理
促使海底斜坡失穩的機理比較複雜，總結引起海底斜坡破壞的觸發因素主要有：重力作用、風暴潮、海底火山和地震、沉積物快速沉積、天然氣水合物分解作用、陸架冰川活動等。其中，動荷載如波浪、風暴潮、地震等的作用主要產生超孔隙壓力，降低土體抗剪強度；風暴潮引起的大風浪和欠固結沉積物的快速沉積通常是引起河口三角洲海底失穩的主要因素。加拿大J Locat教授[3]在2000年第八屆國際滑坡會議上結合歐洲COSTA計畫，基於海底滑坡現場實驗研究認為，海底滑坡的觸發因素主要與海洋環流動力因素有關，而地震並不一定是海底滑坡的最主要觸發因素。
海底斜坡穩定性分析方法
海底斜坡穩定性的目前常規分析方法可歸為極限平衡法、數值分析法和機率法3種。
（1）極限平衡法 其理論要點是作用在土體上的剪下應力等於土體的抗剪強度時土體將發生破壞。其優點是模型簡單方便，用的最普遍，但在很大程度上依賴於對土體性質的精確了解，不能計算出斜坡土體內應力應變、超孔隙水壓對土體強度的影響。
（2）數值分析法 主要是採用本構模型為基礎，能反映應變—應力的發展過程，有助於認識斜坡失穩的機理。目前較成熟的數值分析軟體有加拿大不列顛哥倫比亞大學開發的FLAC和美國普林斯頓大學研發的DYNAFLOW，前者主要用於模擬地震作用下水下建築物基礎的穩定性，而後者可以利用三維地震資料分析海底斜坡穩定性的三維特徵。
（3）機率法 斜坡穩定性分析中有許多不確定的因素，傳統的安全係數法無法反映岩土參數的不確定性，而機率法採用均值和標準偏差值來表示土體性質，從而形成基於可靠度理論的邊坡穩定性分析方法，主要包括一次二階矩法（FORM）和蒙特卡羅法（Monte Carlo）對邊坡的可靠度指標或失效機率進行估算。
海底斜坡破壞後的演變趨勢
根據斜坡破壞變形的方式，海底斜坡失穩類型分為蠕變、岩崩/碎屑崩落、平移滑坡、碎屑流和泥流5種。其中，最普遍的類型是失穩岩石和沉積物的塊體滑動；迄今發現最大的海底滑坡體是發生在挪威海域的Storegga滑坡，面積為9萬km2，體積為3 000km3。
斜坡失穩跡象的識別空間量測是斜坡穩定性分析的關鍵。Solheim和Berg通過高解析度地震勘探和高精度水深測量資料，得出從地震剖面上滑坡尾部存在的犁式斷層、海底斜坡陡壁出現雜亂的沉積物反射、在滑坡後壁存在旋轉塊體、坍塌等特徵來識別海底滑坡，在天然氣發育區滑移面通常與天然氣水合物穩定帶底界相對應，滑坡體下方的地震BSR反射特徵模糊或缺失。胡光海等將海底土體失穩過程分蠕動、滑動和流動3類，並探討了它們在聲學地層剖面上的識別特徵：蠕動為連續不規則波狀反射結構；滑動是張性裂隙、內部結構完整的滑體以及伴有負載形成的地形；流動中的沉積物出現線形紋理和平行層理非常清晰的中斷，並被沒有內部結構的聲學透明物質充填。
關於海底斜坡失穩後演變趨勢的定量研究，Locat和Lee運用流體力學方法對比分析不同沉積物流變數學模型後，提出Bingham流、Her－schel－Bulkley流和雙線性流3種具有代表性的流變數學模型。Norem和Schieldrop等利用一個黏塑性模型模擬海底碎屑流，取得較好效果。
近年來，隨著高精度高解析度地球物理調查技術手段和計算機技術的快速發展，海底斜坡穩定性調查取得了一些豐富的成果。Lee等在一項由美國地質調查局資助的項目中採用了高精度多波束測深技術，獲得了較準確的海底聲吶反射圖，查明了海底地形特徵、沉積物分布規律和滑坡空間分布範圍，並套用較新的GIS技術對海底淺層滑坡帶進行了區域分析；Haflidason等利用地質柱狀取樣及12口淺鑽資料解釋了Storegga滑坡經歷了3期歷史演化階段，得出地質調查成果對估算滑坡規模和斜坡發展演化具有重要意義；胡光海根據東海陸坡實測高精度的多波束水深地形資料構建了高解析度的海底三維數字地形模型，研究區共發現了102處海底滑坡，指出發育了崩塌型、旋轉型和平移型滑坡3種類型。
海底斜坡穩定性分析
海底斜坡穩定性分析應包括以下內容：
（1）海底滑坡帶分布情況、形態、地貌特徵、土工特性。
（2）影響斜坡穩定性因素的分析。
（3）海底斜坡穩定性分析方法主要採用總應力極限平衡法進行海底邊坡穩定性計算，同時考慮重力、地震力和波浪產生的底壓作用。具體包括：建立研究區斜坡有限元模型、滑移模式，確定模型計算的基礎資料，如海底地形參數、地層結構參數、土體強度參數等指標，潮流底應力分析，確立用總應力極限平衡分析法進行海底邊坡穩定性計算，採用GEO—SLOPE滑坡分析軟體進行斜坡可靠度計算、模擬大風浪和地震力作用下斜坡穩定性數值分析。
（4）通過綜合對比分析及模擬計算研究，確定海底斜坡失穩區空間量測、斜坡失效機率、斜坡失穩影響因素的敏感性和斜坡失穩機理，從而探討海底斜坡的發展演化趨勢。
