河北南堡-曹妃甸海域工程地质条件及海底稳定性评价

徐元芹，李萍，刘乐军*，傅命佐，高珊

(1.国家海洋局第一海洋研究所 海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室, 山东 青岛 266061；2.青岛海洋科学技术国家实验室 海洋地质过程与环境功能实验室，山东 青岛 266061)

河北南堡-曹妃甸海域工程地质条件及海底稳定性评价

徐元芹1,2，李萍1,2，刘乐军1,2*，傅命佐1,2，高珊1,2

(1.国家海洋局第一海洋研究所 海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室, 山东 青岛 266061；2.青岛海洋科学技术国家实验室 海洋地质过程与环境功能实验室，山东 青岛 266061)

本文通过土工实验分析，发现河北南堡-曹妃甸海域沉积物主要由淤泥、粉砂、黏土和粉土组成，约占总沉积物的85%，另含有少量的淤泥质黏土、粉质黏土、细砂和中砂。综合归纳南堡-曹妃甸海域的工程地质条件，根据影响研究区工程地质条件差异性最突出的因素即海底地形地貌、潜在地质灾害分布，结合海底土质类型及其物理力学性质等条件,将研究区划为4个工程地质区，分别为近岸水下岸坡混合土工程地质区(Ⅰ)、侵蚀平原、洼地砂质土工程地质区(Ⅱ)、侵蚀洼地混合土工程地质区(Ⅲ)、陆架堆积平原细粒土工程地质区(Ⅳ)。通过海洋环境因素、灾害地质条件、地震活动性、海底土体稳定性等方面对各工程地质区进行海底稳定性评价,4个工程地质区的稳定性分别为Ⅰ区：不稳定区；Ⅱ区：较稳定区；Ⅲ区：较不稳定区；Ⅳ区：稳定区。研究成果对该地区的海底工程建设和防灾减灾具有重要的指导意义。

南堡-曹妃甸海域；地质灾害；工程地质条件；稳定性评价

1 引言

研究区位于渤海湾湾口北侧，曹妃甸外海。曹妃甸是渤海湾内正在开发的深水港口和在建的临港工业区，其临近海域蕴藏着丰富的石油和天然气资源。随着港口建设和海上油气田开采，海洋工程建设增多，极有必要对曹妃甸附近海域的海底工程地质条件及海底稳定性进行系统的调查与分析，这对该地区的海底工程建设和防灾减灾具有十分重要的经济意义和战略意义。

自20世纪80年代以来，国内不少学者对曹妃甸及附近海域沉积物进行了研究，取得了大批有价值的成果，但这些成果主要集中于晚更新世末期以来古植被与古气候的演变序列及古环境恢复[1—2]，沉积物分布特征[3],表层沉积物的物理力学性质特征[4]，工程地质特征及插桩深度和桩基适宜性等方面[5-6]。针对曹妃甸海域海底稳定性评价的研究还未有报道，本文在综合归纳南堡-曹妃甸海域的工程地质条件，根据影响研究区工程地质条件差异性最突出的因素：海底地形地貌、潜在地质灾害分布，结合海底土质类型及其物理力学性质等条件,进行工程地质分区，并从海洋环境因素、灾害地质条件、地震活动性、海底土体稳定性等方面对各工程地质区进行海底稳定性评价。

2 样品与方法

研究区面积约为1 955 km2，均匀布设了95个采样站位，取样间距约为5 km。研究所用样品包括2009年5月采集的16根重力柱状样和46个表层样，以及2009年7月采集的33个表层样。柱状样最短的为66 cm，最长的为355 cm，平均长度为194 cm。研究区域及取样位置见图1。

图1 表层样与柱状样取样站位Fig.1 Sampling stations of surface and columnar samples

现场对表层沉积物进行了含水率、密度、十字板剪切和微型贯入实验。室内测试依样品性质而定，对分段样品(25～35 cm)进行了含水率、密度、粒度、十字板剪切、贯入阻力、液塑限、快速固结及静三轴剪切实验(UU)(2009年完成)。含水率测试采用烘干法，密度采用环刀法，粒度采用激光粒度法，十字板剪切强度采用微型十字板，贯入阻力采用袖珍贯入仪，液塑限采用液限塑限联合测定法，快速固结采用三联低压固结仪(压力等级为50 kPa、100 kPa、200 kPa、400 kPa)，静三轴剪切试验采用不固结不排水法(周围压力分别为100 kPa、200 kPa、300 kPa)，实验标准参考《土工实验规程》SL237-1999。本文参照《海洋调查规范第11部分：海洋工程地质调查》(GB/T 12763.11-2007)对土样进行分类和定名，其中，粉质黏土、黏土、淤泥质黏土和淤泥属于黏性土，砂质粉土和黏质粉土属于粉土，中砂、细砂和粉砂属于砂土。

3 海底土物理力学性质特征

3.1 表层土的物理力学性质特征

表层土是指深度0～0.4 m的海底土层。现场实验结果表明，本区表层土分布有淤泥、淤泥质黏土、黏土、粉土、粉砂及少量的中砂和细砂。表层土的含水率介于30.83%～86.74%之间，平均为65.64%；天然密度介于1.57～1.96 g/cm3之间，平均为1.68 g/cm3；十字板剪切强度变化范围为1.00～4.20 kPa，平均为2.40 kPa，贯入阻力变化范围为1.45～7.80 N，平均为4.08 N。因表层土属现代沉积，正遭受着海洋动力作用，处于不稳定状态，所以表层土的物理力学性质只能作为区域性对比的依据之一。对具体某一区域的工程特征来说，应以浅层土的测试结果为依据。

3.2 浅层土的物理力学性质特征

浅层土是指所取得的柱状岩心深度范围的土层。本区柱状样的岩性存在较大的变化，研究区西南部的NO-2、NO-5、NO-16、NO-18、NO-20、NO-27及东北部的NO-59站位，岩性以淤泥为主，含有少量的淤泥质黏土、黏土、粉质黏土及黏质粉土。研究区域中部的NO-31、NO-41、NO-43、NO-45、NO-50、NO-55、NO-64、NO-69、NO-75站位(图1)，岩性以粉砂、黏质粉土、砂质粉土和黏土为主，含有少量的粉质黏土、细砂、中砂和砾砂。图2为各个站位土类的垂直分布情况。

图2 各站位土类的垂直分布特征Fig.2 Vertical distribution characteristics of soils at each station

不同深度处的浅层土物理力学性质相差很大。黏性土的含水量最高，介于25.23%～80.14%之间，平均为58.23%，粉土含水量介于22.92%～44.16%之间，平均28.85%，砂土的含水量最低，介于18.22%～31.32%之间，平均为25.80%。含水量的变化规律是：与黏粒含量呈正比，粒度越细含水量愈高；与样品深度呈反比，深度愈大，含水量愈低，即从表层向下，含水量变低。黏性土、粉土、砂土的平均密度值分别为1.71 g/cm3、1.99 g/cm3、2.00 g/cm3，可以看出，颗粒组成越细，密度越低。海底土的孔隙性与其结构、颗粒大小、排列及密实程度有关，本区黏性土孔隙度最高，平均为1.54，粉土平均为0.74，砂土平均为0.69。粒度越细，孔隙度越高，反之孔隙度低。

反映海底土可塑性的指标包括液限(WL)、塑限(WP)、塑性指数(IP)和液性指数(IL)。本区黏性土的液限、塑限和塑性指数平均值分别为59.75%、29.79%和36.35%；粉土的液限、塑限和塑性指数分别为49.11%、21.77%、32.09%；不难看出，各类土的可塑性与黏粒含量密切相关。黏粒含量高，可塑性好，反之则差。黏性土可塑性好，粉土的可塑性较差，砂土不具可塑性。

本区黏性土、粉土、砂土内聚力(静三轴UU)的平均值分别是7.10 kPa、6.97 kPa、3.27 kPa，内摩擦角(静三轴UU)的平均值分别是3.31°、21.58°、25.20°；压缩系数的平均值分别是1.75 MPa-1、0.43 MPa-1、0.42 MPa-1，黏性土属高压缩性土，粉土和砂土属中压缩性土。黏性土的内聚力较大、内摩擦角很小，这与本区黏性土的粒度成分和含水量等相吻合。而粉土和砂土的内聚力较小，内摩擦角较大，这是由于其颗粒较粗，含水量较低的缘故。

4 区域工程地质条件

工程地质条件评价是一项综合分析各项因素后进行的系统工程[7—8]，直接影响曹妃甸海域海底工程安全的因素可以归纳为4个方面，分别为海洋环境因素、地震活动性、灾害地质特征及海底土稳定性[9]，另外本区地形地貌类型复杂多样，其对区域工程地质条件也存在较大的影响。

4.1 海洋环境因素评价

曹妃甸海域地处中高纬度，属东亚季风气候区，区内的悬浮物质主要来源于滦河，其分布范围和扩散趋势受渤海环流、滦河冲淡水(沿岸流)及其他海洋动力因素(波浪、潮汐)的共同控制。

(1)波浪：曹妃甸海区以风浪为主，波高多在0.7～1.1 m之间，常浪向为S，次常浪向为SE。强浪向为ENE，H1/10≥1.8 m的出现频率为0.81%；次强浪向为NW和NE，H1/10≥1.8 m的出现频率分别为0.68%和0.53%[10]。H1/10<0.6 m的波浪占波浪总数的60%。曹妃甸海域对岸滩冲淤演变起控制作用的主要为轻浪、中浪和大浪，波浪对泥沙的作用主要反映在横向输沙的沙坝塑造作用和对潮滩滩面的掀沙侵蚀作用[11]。

(2)渤海环流、滦河冲淡水：渤海环流逆时针方向流动，这一环流将大量滦河冲淡水输送的悬移物质带向曹妃甸海域，在研究区东侧，形成与岸线平行的潮流沙脊，沙脊与海岸之间是大型潮汐通道，3条沙脊呈雁形排列，沙脊高3～5 m，宽300～1 000 m，长达17 km[12]。

(3)潮流：区内潮流基本属往复流，在甸头东侧与老龙沟潮滩明显存在逆时针旋转流特性，流速具有甸头附近、岬角深槽和潮沟处较大，岸滩附近与外海流速稍弱的分布规律[11]。

风浪对区内含沙量影响明显，潮流影响较弱，随着滦河的改道东移与入海泥沙的急剧减少，区内泥沙明显供给不足，导致东坑坨、曹妃甸等沙岛外侧的近岸区域整体上处于轻微侵蚀后退状态[10]。其外侧的侵蚀平原、洼地区域主要是在渤海环流和滦河冲淡水的相互作用下形成的，是现代海洋动力条件下的活动底形形态，随着大潮，特别是风暴潮作用下易改变形态和位置。曹妃甸深槽区以往复流运动为主，虽然潮差较小，但独特的甸头岬角效应，形成的甸头深槽为水流最强区，是维持深槽水深的主要动力[13]。研究区南部地势平坦，海洋动力作用相对较弱，侵蚀冲刷也较弱。

4.2 地形地貌

近岸区等深线平行于岸线，地形坡度较大，水深变化剧烈，海底冲蚀沟槽与潮流沙坝相间分布，20 m等深线逼近海岸。曹妃甸外的海底深槽区，水深最深39 m，是研究区最大水深，深槽两侧向槽中倾斜，槽底呈平缓的波状起伏。深槽的北坡较南坡陡，北坡坡角为0.16°，南坡坡角为0.05°。深槽南侧为平原区，由南向北缓倾，坡角为0.03°，地势略有起伏。深槽东北侧，地形相对平坦，由陆向海缓倾，局部区域发育有波状起伏带(图3)。

近岸区地貌单元主要为缓斜的水下侵蚀堆积岸坡、侵蚀的水下阶地、陡斜的水下堆积岸坡。曹妃甸深槽区地貌单元主要为起伏的陆架侵蚀洼地、浅滩。深槽南侧地貌单元主要为平坦的陆架堆积平原、起伏的陆架侵蚀洼地。深槽东北侧地貌单元主要为起伏的陆架侵蚀平原、起伏的陆架侵蚀洼地、浅滩(图4)。

4.3 地震活动性

本区是地震多发区，38°30′～40°00′N，117°30′～120°00′E范围内，在1927-1991年内，发生3.0～4.6级地震625次，频率为135次/百年，4.7～5.9级地震60次，频率为12.9次/百年，6.0～6.9级地震6次，频率为1.29次/百年，7.0～7.9级地震4次，频率为0.86次/百年。说明该海域活动性较强，对研究区影响较大。地震震源深度一般在20 km左右，最浅的小于5 km，最深的33 km，均为浅震[6]。本区属地震Ⅶ度烈度区，潜在震源区上限划为6.0级，属地壳不稳定区[14]。开发建设项目在规划和设计时，要充分考虑地壳不稳定性的影响。

4.4 灾害地质条件

研究区主要的灾害地质类型为沙波沙丘、陡坡和陡坎、侵蚀沟槽、埋藏斜层、低洼地、断裂、浅层气(图5)。

(1)沙波沙丘：主要分布在起伏的陆架侵蚀平原西南部的浅滩上，洼地中也有活动沙波分布，沙波沙丘在风暴潮作用下的移动和伴随的侵蚀与淤积会对跨海管线、海缆和海底建筑物的稳定性产生威胁[15]。

(2)陡坡、陡坎：基本与海岸线平行分布，贯穿整个研究区，坡度较大，陡坡坡角0.8°～1.2°，陡坎坡角2°～4°，最大坡角4.68°，陡坎、陡坡在海洋动力和地震等作用下是潜在滑坡风险的地形因素，也是海底管线铺设施工中必须避让或处理的灾害地质因素[15]。

(3)侵蚀沟槽：研究区内侵蚀沟槽分为两部分，一是位于老龙沟口的两条沟槽，二是由曹妃甸头向东南延伸的规模较大的沟槽。侵蚀沟槽由海底表层沉积物遭受侵蚀冲刷而成，沟槽首先是地形起伏，成为工程地质障碍性因素﹔其次有的沟槽标志着海底的侵蚀作用仍在进行，侵蚀作用改变海底地形结构，可能使海底管线造成位移、架空甚至断裂[15]。

图3 研究区地形图Fig.3 Topographic map of study area

图4 研究区地貌图Fig.4 Geomorphologic map of study area

图5 灾害地质类型分布图Fig.5 Distributions of geological hazards

(4)埋藏斜层：研究区内分布有3处埋藏斜层区，一处位于曹妃甸南头的侵蚀洼地中，面积约为50 km2，另外两处位于研究区中部，面积分别为22.6 km2和16.2 km2。埋藏斜层的深度数十米不等，分布无规律性，倾斜角度为SW向，下伏地层力学性质不一，为潜在地质灾害，对海湾工程建设有一定影响，如桩基稳定性[15]。

(5)低洼地：分布于研究区中部的潮流沙脊群内，地形起伏变化较大，并且水动力作用较强，对海底电缆和输油气管线铺设等海洋工程有潜在的危害性[9]。

(6)活动断层：区内断裂有4条，均匀分布于研究区内，大体为NW-SE走向。活动断裂，特别是切割第四纪的活动断裂的缓慢移动会引发地震等灾害。

(7)浅层气：研究区西部的陡斜的水下岸坡坡麓堆积体和坡麓低洼槽内充填层中分布有浅层气，呈长条状分布，长度约为21 km，宽度1～2.6 km，面积约为31 km2。本区海底表面没有发现成群的麻坑状地貌特征，说明浅层气压力不大，灾害性较小[15]。

4.5 海底土体稳定性

4.5.1 波浪荷载作用下的土体稳定性分析

海底土的滑移是造成海底管线及构筑物损坏的主要因素，海底斜坡土体的失稳，多数是在风暴潮期间发生的。风暴潮引起的巨浪一方面会增加土体的剪切应力；另一方面诱发土体内产生超孔隙水压，使其有效应力减小，从而降低其抗剪强度[16—18]。

南堡-曹妃甸海域水深介于5.0～32.7 m之间，水深变化剧烈，海底地形复杂多样，海底侵蚀沟槽、沙波沙丘、陡坡陡坎均有分布，海底坡角介于0.8°～4.0°之间，最大坡角4.68°。研究区主要分布有松散的粉砂、细砂、粉土、黏土、淤泥质黏土和淤泥。表层黏性土(包括黏土、淤泥质黏土和淤泥)的不排水剪切强度在2.00～11.50 kPa之间。

根据艾里波理论，假定海底为刚性，海底以下一定深度处，波致剪切应力的幅值τz为[19]

τz=P0λZe-λZ,

(1)

(2)

根据土体的极限平衡理论，表层黏性土稳定的条件是土的不排水剪切强度大于或者等于外力在土体中产生的剪应力。本文计算了研究区表层黏性土在5 a、50 a一遇特大波浪荷载作用下的剪应力，结果见表1和表2。可以看出表层黏性土的不排水剪切强度均大于波浪作用所产生的剪应力。因此，在5 a、50 a一遇波浪作用下，大部分表层黏性土处于稳定状态，不会发生局部滑移或层间蠕滑现象。而近岸区和曹妃甸深槽区与周围环境相比，地形陡且坡降大，表层黏性土在极限波浪条件作用下有可能存在滑移或层间蠕滑的现象。

表1 5 a一遇波浪作用下土层的剪应力

表2 50 a一遇波浪作用下土层的剪应力

4.5.2 饱和砂土液化势分析

根据海底土的土质条件，可以评价砂土液化的可能性。根据《建筑抗震设计规范》(GB 50191-2012)：6度时一般不计液化的影响；粉土中粒径小于0.005 mm的黏粒含量百分率，7度、8度和9度分别不小于10%、13%和16%时，可不计液化的影响。研究区内粉土一般不易液化，粉砂(黏粒含量介于3.79%～16.12%，平均值为12.20%)在8度地震时有液化的可能性，细砂(黏粒含量介于1.43%～2.67%，平均值为1.91%)和中砂(黏粒含量介于0.00～4.86%，平均值为1.21%)7度地震就有液化风险。本区属地震Ⅶ度烈度区，近岸区域由大面积细砂分布，存在液化风险。其他区域主要由粉砂和粉土、淤泥、淤泥质黏土及黏土组成，地震液化风险不大。

5 工程地质分区

工程地质分区是在综合归纳各种工程地质特征的基础上，根据差异性和相似性原则进行的单元划分[20]。综合归纳上述南堡-曹妃甸海域的工程地质条件特征，根据影响研究区工程地质条件差异性最突出的因素：海底地形地貌、潜在地质灾害分布，结合海底土质类型及其物理力学性质等条件，可将该区域划分为4个工程地质区(图6)，各工程地质区的土体的物理力学性质特征见表3。

图6 工程地质分区图 Fig.6 Engineering geological zoning map

近岸水下岸坡混合土工程地质区(Ⅰ)：分布在研究区北部的南堡-曹妃甸近岸水下岸坡区域，占总面积的28.4%。沉积物类型主要为细砂、黏土、淤泥质黏土，含有少量的粉砂和淤泥。等深线平行于岸线，地形坡度较大，水深变化剧烈(图3)。地貌单元主要为缓斜的水下侵蚀堆积岸坡、侵蚀的水下阶地、陡斜的水下堆积岸坡(图4)。主要的灾害地质类型有陡坡、浅层气、侵蚀沟槽、断裂，陡坡、侵蚀沟槽在水动力作用下，均具有较大活动性，浅层气、断裂危害性相对不大。

侵蚀平原、洼地砂质土工程地质区(Ⅱ)：分布在研究区东北部的陆架侵蚀平原、陆架侵蚀洼地区域，占总面积的34.8%。主要由粉砂、粉土组成，含有少量的中砂。地形相对平坦，由陆向海缓倾，局部区域发育有波状起伏带(图3)。地貌单元主要为起伏的陆架侵蚀平原、起伏的陆架侵蚀洼地、浅滩(图4)。主要的灾害地质类型有沙波沙丘、浅滩、埋藏斜层、低洼带、断裂，沙波沙丘具有活动性，低洼带、埋藏斜层在没用工程建设时不具危险性，浅滩、断裂的危害性较小。

侵蚀洼地混合土工程地质区(Ⅲ)：位于曹妃甸东南的深槽区，近东西走向，面积约占研究区域的17.3%。由粉砂、粉土、淤泥质黏土和淤泥组成。深槽两侧向槽中倾斜，槽底呈平缓的波状起伏。深槽的北坡较南坡陡，北坡坡角为0.16°，南坡坡角为0.05°(图3)。地貌单元主要为起伏的陆架侵蚀洼地、浅滩(图4)。主要的灾害地质类型有侵蚀沟槽、浅滩、沙波沙丘、埋藏斜层、断裂，侵蚀沟槽、浅滩、沙波沙丘在较强的水动力条件下，活动性大，具有一定的危害性。埋藏斜层、断裂的危害性相对不大。

陆架堆积平原细粒土工程地质区(Ⅳ)：分布在曹妃甸码头东南的陆架堆积平原区，占总面积的19.5%。主要由淤泥组成，含有少量的淤泥质黏土和黏土。位于曹妃甸深槽南侧，由南向北缓倾，坡角为0.03°，地势略有起伏(图3)。地貌单元主要为平坦的陆架堆积平原、起伏的陆架侵蚀洼地(图4)。几乎不存在地质灾害，危害性极小。

表3 各工程地质区沉积物的物理力学性质指标

注：斜线前数值为范围值，斜线后数值为平均值。

图7 海底稳定性分区图Fig.7 Zoning map of seabed stability

6 海底稳定性评价

根据上述分析，从海洋环境因素、灾害地质条件、地震活动性、海底土体稳定性等方面对各工程地质区进行海底稳定性评价，南堡-曹妃甸海域的4个工程地质区的海底稳定性分别为不稳定区、较稳定区、较不稳定区和稳定区(图7)。

6.1 不稳定区

近岸水下岸坡混合土工程地质区(Ⅰ)：本区位于陡斜的水下堆积岸坡和水下阶地区域，海底地形变化急剧，大量陡坡、陡坎分布且坡度变化较大。本区有大面积细砂分布，存在地震液化风险，黏性土在极限波浪作用下有滑移或层间蠕滑的可能性。随着滦河的改道东移，泥沙明显供给不足，导致本区整体上处于轻微侵蚀后退状态。总体而言，本区地质灾害危险性高，海底稳定较差。

6.2 较稳定区

侵蚀平原、洼地砂质土工程地质区(Ⅱ)：本区位于陆架侵蚀平原，海底较平坦，局部海区发育有波状起伏带。新构造运动不明显，有一条断裂分布，并伴有浅断层。本区是在渤海环流和滦河冲淡水的相互作用下形成的，在大潮，特别是风暴潮作用下，沙波沙丘活动性较强，但未见滑坡和塌陷。区内主要分布粉砂、粉土，地震液化风险不大。总体而言，本区地质灾害危险性不高，海底较稳定。

6.3 较不稳定区

侵蚀洼地混合土工程地质区(Ⅲ)：本区位于内陆架侵蚀洼地，地质构造比较复杂，有断层分布。区内有侵蚀沟槽、浅滩、沙波沙丘、埋藏高角度斜层。本区水深、浪高、流大、潮流作用明显，对海底土体具有破坏作用。几乎不存在地震液化风险。总体而言，地质灾害危险性较高，海底较不稳定。

6.4 稳定区

陆架堆积平原细粒土工程地质区(Ⅳ)：本区位于平坦的陆架堆积平原，主要由细粒土组成，地质构造简单，未发现断裂，历史上地震记录较少，近期更少，处于相对“宁静”时期。通过多个站位计算，在波浪、地震共同作用下土体均处于稳定状态，未发现滑坡和塌陷。地质灾害危险性低，海底稳定性较高。

7 结论

(1)根据表层土和浅层土的土工测试结果，河北南堡-曹妃甸海域沉积物主要由淤泥、粉砂、黏土和粉土组成，约占总沉积物的85%，另含有少量的淤泥质黏土、粉质黏土、细砂和中砂。

(2)根据影响研究区工程地质条件差异性最突出的因素：海底地形地貌、潜在地质灾害分布，结合海底土质类型及其物理力学性质等条件，可将研究区划分为4个工程地质区，分别为近岸水下岸坡混合土工程地质区(Ⅰ)、侵蚀平原、洼地砂质土工程地质区(Ⅱ)、侵蚀洼地混合土工程地质区(Ⅲ)、陆架堆积平原细粒土工程地质区(Ⅳ)。

(3)Ⅰ区位于陡斜的水下岸坡和阶地区，细砂存在地震液化风险，黏性土在极限波浪作用下有滑移或蠕滑可能性；随着滦河改道，整体上处于轻微侵蚀后退状态，地质灾害危险性高，海底稳定较差。Ⅱ区位于陆架侵蚀平原，海底较平坦；在渤海环流和滦河冲淡水的作用下，沙波活动性较强；土体地震液化风险低。地质灾害危险性不高，海底较稳定。Ⅲ区位于内陆架侵蚀洼地，有侵蚀沟槽、沙波沙丘、埋藏斜层等分布；区内水深、潮流作用明显，海底处于侵蚀状态。地质灾害危险性较高，海底较不稳定。Ⅳ区位于平坦的陆架堆积平原，主要由细粒土组成，未发现地质灾害，土体在波浪、地震作用下处于稳定状态，地质灾害危险性低，海底稳定性较高。

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Engineering geological conditions and seabed stability assessment of Nanpu-Caofeidian, Hebei Province

Xu Yuanqin1,2, Li Ping1,2, Liu Lejun1,2, Fu Mingzuo1,2, Gao Shan1,2

(1.KeyLaboratoryofMarineSedimentologyandEnvironmentalGeology,FirstInstituteofOceanography,StateOceanicAdministration,Qingdao266061,China;2.LaboratoryforMarineGeology,QingdaoNationalLaboratoryforMarineScienceandTechnology,Qingdao266061,China)

In this paper, through the analysis of geotechnical test, sediment of the sea around Nanpu-Caofeidian is mainly composed of mud, silty sand, clay, silty soil, which account for 85% of the total number of analyzed samples. Muddy clay, silty clay, fine sand and medium sand are relatively less. According to the most prominent factor which influence the geotechnical conditions of Nanpu-Caofeidian area: submarine landform unit, potential geological hazards, combined with submarine soil type and its physical and mechanical properties, the research area can divide into four engineering geological zone, they are subaqueous slope mixed engineering geological zone(Ⅰ), erosion plain and depression sandy soil engineering geological zone(Ⅱ), erosion depression mixed engineering geological zone(Ⅲ), shelf accumulation plain fine grained soil engineering geological zone (Ⅳ) respectively. Through comprehensive analysis of the factors which influence the geotechnical conditions of sea floor by marine environment factors, seismic activity, disaster geology and soil stability, the seabed stability of the four engineering geological zones are unstable area(Ⅰ), relatively stable area (Ⅱ), relatively unstable area(Ⅲ), stable area (Ⅳ). The research results have important guiding significance for the construction and disaster prevention and reduction of the sea floor in this area.

Nanpu-Caofeidian sea area; disaster geology; geotechnical condition; seabed stability assessment

10.3969/j.issn.0253-4193.2017.05.010

2016-07-29；

2016-11-29。

山东省自然科学基金项目(BS2015HZ009)；国家自然科学基金委员会-山东省人民政府海洋科学研究中心联合资助项目(U1606401)；国家自然科学基金项目(41506071)。

徐元芹(1982—)，女，山东省临朐县人，助理研究员，主要从事海洋灾害地质研究。E-mail:xuyuanqin03@126.com

*通信作者：刘乐军(1972—)男，辽宁省大连市人，博士，研究员，主要从事海洋灾害地质与工程地质研究。E-mail:liulj@fio.org.cn

P737.17

A

0253-4193(2017)05-0103-12

徐元芹，李萍，刘乐军, 等. 河北南堡-曹妃甸海域工程地质条件及海底稳定性评价[J]. 海洋学报, 2017, 39(5):103-114,

Xu Yuanqin, Li Ping, Liu Lejun, et al. Engineering geological conditions and seabed stability assessment of Nanpu-Caofeidian, Hebei Province[J]. Haiyang Xuebao, 2017, 39(5):103-114, doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2017.05.010