《深海底表層沉積物強度貫入式原位快速測量研究》是依託中國海洋大學，由張民生擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：深海底表層沉積物強度貫入式原位快速測量研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張民生
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
深海底表層沉積物強度直接影響海底管纜等工程設施安全，目前缺少快速、可靠低成本的原位測量方法。本項目擬建立一套深海表層沉積物強度原位快速測量方法，並在南海北部陸坡實際套用。擬開展的研究內容包括IPen貫入影響因素及結構設計最佳化研究；IPen沉積物強度確定解析方法研究；利用IPen進行南海北部陸坡沉積物強度調查的套用研究。研究方法是：採用室內貫入模擬實驗，分析IPen質量、探頭形狀與尺寸、貫入速率對貫入深度及強度測試的影響；基於承載力極限分析法、運動方程及沉積物強度速率相關性公式建立強度解析模型，通過現場測試比對室內試驗測試強度以及前期靜力觸探測試結果確定該地區解析方法的經驗參數。研究成果將提升我國深海沉積物強度原位測試技術，促進海洋工程地質測試手段的發展。
結題摘要
深海底淺層沉積物鬆軟、現場取樣擾動大且導致應力釋放等原因使得室內試驗所測得的原狀土樣的物理力學性質指標往往與真實情況差異較大。本項目研究一種深海沉積物強度貫入式測量方法（In-situ Penetrator for Superficial-sediment Strength in Deep Sea，IPen），依據裝置以自由下降貫入沉積物過程中獲取的加速度、孔隙水壓力變化，通過理論計算分析確定沉積物不排水抗剪強度。項目研究內容及成果主要包括以下幾個方面：1、通過研究貫入速率對貫入強度的影響，發現砂土中貫入速率對其強度變化影響較小，可以忽略不計；而粘土中則貫入速率對強度影響較大，為此開發出一種沉積物率相關係數的快速測試方法。2、基於IPEN的最佳化設計實現了貫入過程中裝置重心與浮心相互分離，保證貫入穩定性，並成功研製了操作簡便性、通訊可靠性、運輸便攜以及測試穩定的現場測試儀器。3、提出了基於有效應力的沉積物強度解析公式，並基於該公式開發出一種消除海水壓力影響的沉積物錐尖測試裝置，實現海底鬆軟沉積物強度的高精度測量。4、利用研究成果，在南海、黃海及渤海等多個海域開展了多次海底沉積物強度現場調查，並取得較為理想的結果。基於項目研究共發表論文9篇，其中SCI 3篇、EI 1篇；申請國家發明專利6項，授權2項；部分研究成果獲得青島市科技進步獎1等獎；基於項目研究共培養研究生4名。項目研究成果進一步套用於國土資源部青島海洋地質研究所開展的“水合物區沉積物穩定性及評價”地質調查，提供20個站位的沉積物強度現場測試。基於項目研究成果在國內開展相關交流5次，並多次獲同行好評。
