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中国近海工程地质调查与评价

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中国近海工程地质调查与评价,是海洋地质学中应用性极强的研究领域之一。随着我国近海油气资源勘探与开发事业的蓬勃发展,以及各种海底构筑物工程的兴起,它越来越受到广泛的重视,已成为必需逐步解决的科学技术问题。早在1966年,中国科学院海洋研究所与渤海石油公司协作,共同开展了渤海西部沉积物的土力学性质及工程地质条件的调查研究。随后,围绕着 “海洋工程”这个中心课题,开展了一系列近海工程地质调查与评价研究工作,并取得长足进展。已具备专门从事该项研究工作的船只、仪器设备及实验室等条件,已形成有实际调查与评价工作经验的科技队伍。该项研究工作,到目前为止,已基本上覆盖着正在进行中国近海油气资源勘探与开发活动的海域,控制面积约36万km2,测线总长在5.5万km左右,沉积物取样约1000个站位。同时还获取了大量的测深、旁扫、地层剖面以及沉积物取样 (表层、箱式、柱状) 等原始资料,积累了丰富的灾害地质、基础工程地质、土力学与震害预测等方面的资料与数据,为建立“中国近海灾害地质学”的理论体系,奠定了基础; 与此同时,不仅取得了一批具有国际水平的研究成果,而且也获得了巨大的经济和社会效益。

近海工程地质调查与评价研究,按照目的不同可区分两大类。其一,为区域性工程地质调查与评价; 其二,为构筑物坐落位置的场址工程地质调查与评价。

区域性工程地质调查与评价是: 为石油开发区的工程规划和合理布局,初选拟建构筑物的坐落位置,选择单点系泊的锚固系统,以及为确定构筑物坐落地点的场址详查方案等,提供可靠的区域性工程地质调查与评价资料。

例如,“南海西部石油开发区区域性工程地质调查与评价”其范围东起113°10′E,西至108°50′E,于水深50 m至200 m等深线之间,总面积约为7万km2。工程物探测线总长度为6,800 km,基础工程地质取样站位为256个。于1985年8月至1987年12月,由中国科学院海洋研究所、力学研究所、中国海洋石油南海西部公司等单位共同完成。研究成果主要为: 阐述了调查区内的地形、地貌、100 m以内声学地层的区域性时空分布规律,特别是对典型地形、地貌进行了重点描述、成因分析和所能对工程引起的危害。揭示了调查区内存在于海底及其浅地层中的各种灾害地质类型的分布特征、成因与分类,并分别进行了评价; 查明了海底及其下至2~5m地层的沉积物类型及其物质组成、沉积物的物理化学性质、沉积速度和环境背景值、沉积环境与地层划分等;探讨了它们的成因、分布规律及其和各环境因素的关系,叙述了物质来源,分析了距今2万年以来的古环境演化史,确定了于水深135 m左右为玉木冰期最盛时的古海岸线。所有这些皆为解释灾害地质因素和土力学性质,提供了基础资料;采用国际通用的ASTM分类法对海洋浅层土进行了分类,对海底土的液塑性、压缩性、强度物性等进行了测定。根据土的物理、力学性质,对浅层土进行了划分,并对各层土进行了分区和评价。按“限界指标”,判断了调查区内浅层土液化的可能性等,在工程地质区划和评价方面,首先对海底沉积物,根据地层时代、沉积特征、物理力学性质及沉积动态等进行了综合评价。然后根据地表与地下之别,各自按危害区、障碍区、基本无害区等三类,对调查区的灾害地质进行了区划与评价,研究成果获得1988年国家科技成果 一等奖。

再如,“南海北部地质灾害及海底工程地质条件评价”,是联合国开发计划署 (UNDP) 资助项目。范围位于东经113°~117°,北纬20°~20°20′,总面积约为7万km2。工程物探测线总长为3万km左右,基础工程地质取样站位为331站,工程钻探4个孔共进尺472 m。于1986年至1992年,由地质矿产部广州海洋地质调查局完成。研究查明了存在于南海北部的潜在地质灾害并将它们划分为两大类13种类型;将海底土划分为9个工程地质层、两大工程地质区和5个工程地质亚区,分别叙述了其形态特征、动力学机理、分布规律、土的特性、海底稳定性评价; 确定了作为构筑物载体的第四纪沉积物类型、地层划分命名,探讨了海平面变化和海洋水文气象条件等。为推动国内的该项调查研究工作走向规范化及标准化,在总结国内的实践经验并参照国外已有的类似规范与手册的基础上,编写了 《海洋工程地质调查规范(1:20万)》,经全国地质矿产标准化技术委员会评审认为,达到了国内领先水平,已被推荐为国家级标准。该成果由9册1:22万图幅与报告、4册科研报告、1册调查规范和1册总技术报告共14册组成,经过国内外专家鉴定评审,全部被评为优秀报告,获得了1993年部级地质勘查成果一等奖及1995年国家科技进步三等奖。

场址调查与评价是: 通过工程物探与灾害地质、工程钻探及土工试验、基础工程地质调查和沉积环境等分析,为设计者提供海底地形、地貌、浅地层结构特征及工程评价资料,地层剖面和各土层的物性参数; 对平台桩基的单桩承载力和沉桩可能性的评价;对管线场址地基稳定性、冲刷可能性与地基承载力的分析和计算,对平台和管线场址的地震危险性、地震动参数及液化势的分析和评估等。

例如,“近海平台和管线场址调查与评价”,是联合国开发计划署(UNDP)资助,于1991年1月至1994年10月,由中国科学院海洋研究所、力学研究所、中国海洋石油西部公司、国家地震局工程力学研究所等单位共同完成了两个平台和一条管线场址调查与评价,海南南山崖13-1气田终端场址工程地质调查与评价,编写了规范草案,建立了数据库格架等。通过上述科研任务形成了灾害地质学、沉积地层学、土力学、工程力学等多学科的综合调查与评价方法; 建立了从资料采集到处理的计算机程序技术系统; 制定了调查与评价的国家标准—规范化技术系统。1993年10月,在最终评审会议上,国内外专家一致认为,通过此项研究,不仅建立了一支近海平台和管线场址调查与评价的科技队伍,而且所完成的平台和管线的报告及“规范”等6项研究成果,均达到了国际先进水平,获得了1995年中科院科技进步二等奖。

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