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南沙群岛珊瑚礁工程地质特性及大型工程建设可行性研究

王新志  
【摘要】: 南沙群岛位于我国南海最南的海域,蕴藏着极其丰富的石油、天然气及生物资源。在保卫南沙、开发南沙海洋资源的过程中,将不可避免的遇到珊瑚礁工程地质问题。珊瑚礁是一种工程性质较为特殊的岩土类型。为了开发海洋资源,指导珊瑚礁工程建设,本文综合分析了南沙群岛区域工程地质特征、珊瑚礁地形地貌、海洋水动力环境、沉积物特征等资料,从工程地质角度对珊瑚礁各地貌单元的工程适宜性进行了评价,对礁灰岩和钙质砂进行了室内试验分析,主要研究内容和结论如下: 1、分析了珊瑚礁的区域工程地质环境、海洋水动力条件、地形地貌特征、岩土体条件等因素对岛礁工程建设的影响,对珊瑚礁的礁体类型进行了划分,结论认为可干出的环礁和台礁比较适合各类工程建设,其中环礁的礁坪是理想的工程建设场所。 2、根据珊瑚礁地貌环境特征将珊瑚礁划分为6个地貌相带,深入分析了各个地貌相带的环境特征以及工程地质性质,并将礁体浅层碎屑堆积土体划分为四个结构类型,对各个地貌单元进行了工程适宜性评价。 3、对南沙群岛渚碧礁的礁灰岩进行了室内的声波测试、巴西劈裂试验、单轴和三轴压缩试验,分析了礁灰岩的声学特性和密度、岩石孔隙率的关系,研究了礁灰岩的强度特性及变形破坏特征。 4、通过8个钙质砂的室内载荷试验,研究了不同相对密实度、不同板型、不同含水状态下钙质砂地基的承载力和变形特性,对钙质砂地基的荷载传播规律进行了测试和研究,对比分析了钙质砂和石英砂的承载力和变形特性的差异,并分析了这种差异产生的原因。 5、综合分析珊瑚礁礁坪的工程地质环境、岩土体结构、礁灰岩和钙质砂的力学性质及强度后认为,环礁的礁坪完全适合修筑人工岛和机场跑道以及各类其他工程设施,礁灰岩和钙质砂同时也是良好的建筑材料,可就地取材用于岛礁的工程建设。 6、研究了利用钙质砂填筑飞机跑道的可行性,并通过计算分析表明,钙质砂地基经过碾压后,如果变形模量达到25MPa以上,则沉降量有望达到小于150mm的要求,否则需要采取加固措施。 最后,对本文的研究成果进行了总结,并对课题今后的研究进行了展望。


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