摘要：海洋沉积物声学物理性质的研究是海洋学、地质学及工程学研究的领域。研究沉积物物理力学性质与声学性质的关系,进而用声学特性对物理力学性质反演,可以为海洋土工学研究、海底工程环境评价、海洋底质分类及沉积学研究等基础和参考。南黄海是典型的陆架海,是我国油气资源富集区。学者们对其沉积环境研究较为丰富,对其工程地质环境也有过系统的研究,而对沉积物声学特性的研究较少。对南黄海中部典型区域的海上取样、原位声速测量及样品的室内分析测试,了大量的沉积物物理力学特性及声学特性数据,给出研究区工程地质环境评价;对沉积物声学特性与物理力学性质关系了系统研究,为声学方法海底工程地质预测参考。对85个站位共345组沉积物样品室内实验测试,沉积物颗粒组成、天然密度、天然含水率、孔隙比、液塑限、抗剪切特性及抗压缩特性等物理力学性质,以及压缩波速、压缩波衰减等声学性质。分析结果,研究区主要沉积物为粘性土,具有含水率高、孔隙比大、塑性大、压缩性高及抗剪强度低等特性,属不理想的工程地基土。实验分析南黄海中部海底沉积物的压缩波速和压缩波声衰减特性。沉积物样品的压缩波速较Hamilton所得大陆架沉积物压缩波速偏小,与卢博等研究的中国东海、南海等海域数值相近,整体来看有随沉积物颗粒增大而增大的趋势;而压缩波声衰减系数变化范围很大,平均值较卢博等人对南海浅海沉积物的研究偏小。沉积物在25kHz、50kHz、100kHz、150kHz、200kHz及250kHz六种频率条件下的压缩波速及声衰减分布均的频散特性。着重研究沉积物物理力学性质与声速性质的关系,并建立回归方程。单参数回归分析沉积物压缩波速与天然密度、天然含水率、孔隙性及塑性特征都具有很高的性,系数均在0.9以上;与压缩系数也有较好的,而与抗剪特性基本上性;与平均粒径具有一定的关系,但系数不大。双参数回归分析选用沉积物天然密度与塑性指数、孔隙比与液限分别作为自变量,压缩波速作为因变量,双变量回归分析结果较单变量分析要好,系数比单变量关系高。将所得的沉积物物理力学性质与压缩波速的关系同国内外其他学者的研究结果对比分析发现,所得的以平均粒径、密度、孔隙度为因变量的单参数关系式与Hamilton的研究结果比较一致;与Anderson、梁元博、卢博等人的研究结果也很相近,但近似度相对偏低,其中含水率为自变量的关系式与卢博的结果差别。对比分析了24个站位海底沉积物原位声速与相应站位柱状样室内测量声速,发现二者具有差异。同时具有很强的规律性,即相同站位沉积物的室内测量声速均大于原位测量声速,且二者系数达0.93,具有很好的关联。如果更多的数据,便有可能在统计的基础上建立原位测量声速与室内测量声速的经验关系,进而原位测量声速与沉积物物理力学性质的反演。关键词：南黄海中部论文海底沉积物论文声速论文声衰减论文物理力学性质论文原位声学测试论文
摘要4-6
Abstract6-10
1 前言10-19
1.1 选题依据和研究10-12
1.2 研究现状和进展12-16
1.2.1 国外海底沉积物声学特性研究进展12-14
1.2.2 国内海底沉积物声学特性研究进展14-16
1.2.3 南黄海沉积物工程地质性质研究现状16
1.3 研究方法16-19
2 南黄海区域概况19-30
2.1 南黄海水文19-20
2.1.1 温度、盐度、密度19
2.1.2 潮汐、潮流与海浪19-20
2.1.3 海流20
2.2 南黄海地形地貌20-26
2.2.1 南黄海地形20-22
2.2.2 南黄海地貌22-26
2.3 南黄海沉积26-27
2.4 南黄海中部泥质沉积区27-30
3 测试方法与数据分析30-45
3.1 海底沉积物样品30
3.2 沉积物原位声学性质测试系统30-33
3.2.1 系统组成30-32
3.2.2 系统工作原理32
3.2.3 系统声速测量标定32-33
3.2.4 沉积物原位声速提取33
3.3 海底沉积物室内测试方法33-35
3.3.1 物理力学性质测试方法33-34
3.3.2 声学性质室内测试方法34-35
3.4 测试结果35-45
3.4.1 沉积物物理力学性质35-40
3.4.2 沉积物室内测试声速特性40-45
4 沉积物物理力学性质及室内测试声速性45-55
4.1 单参数性分析45-51
4.1.1 沉积物基本物理参数与压缩波速关系分析45-49
4.1.2 沉积物可塑性参数与压缩波速关系分析49-50
4.1.3 沉积物力学参数与压缩波速关系分析50-51
4.2 双参数分析51-52
4.3 本区域研究结果与其他学者经验方程的对比分析52-55
5 沉积物室内测试声衰减特性55-60
5.1 声衰减及原理55-56
5.2 声衰减特性56-57
5.3 声衰减的频散特性57-59
5.4 声衰减的影响因素59-60
6 沉积物原位和室内测试声速对比研究60-66
6.1 沉积物原位与实验室内声学性质对比分析60-62
6.2 声速差异影响因素62-66
7 66-68
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