论文摘要
海岸侵蚀已逐渐成为威胁海岸带生存和生活环境的主要原因。黄河三角洲海岸侵蚀严重,三角洲潮间带生物种类丰富,这些生物扰动严重影响了黄河口潮滩表层沉积物的物理力学性质,改变了沉积物的颗粒组成和地表的粗糙度,影响了微地貌和排水条件,从而影响了沉积物的抗侵蚀性能,而对于黄河三角洲沉积物侵蚀性能的研究大部分都是从大尺度方面进行的,从生物角度来研究黄河三角洲沉积物侵蚀性的较少。由于生物过程的复杂性,生物扰动对沉积物的固结稳定性是加强了还是削弱了仍有争议,本文通过室内试验来研究生物扰动对潮滩沉积物侵蚀性的影响。本文研究内容主要包括:室内模拟波浪作用下黄河口潮滩沉积物的土柱试验,通过模拟有生物洞穴扰动和无生物洞穴扰动土样在波浪作用下的响应情况,实时监测土体中孔隙水压力随时间的变化情况,分析试验中生物洞穴扰动对两种土体的物理性质及力学指标产生的影响及原因;利用原状土样和土柱试验后土样的冲刷试验和崩解试验,进一步得出了生物洞穴扰动对沉积物侵蚀性的影响,并结合两种土样的物理力学指标进一步分析造成这种结果的原因。本文主要得出以下结论:1、生物洞穴的存在使得沉积物的含水率总体增大,表层沉积物结构松散,细颗粒含量增大,洞穴上部土体强度减小,下部土体强度增强;2、土柱试验中,由于生物孔洞的存在,表层土体对外加循环荷载的响应比较灵敏,表现为存在生物洞穴的模拟土体表层孔压曲线的变化幅度要比无生物洞穴的模拟土体大,生物洞穴增加了土层的渗透性,减小了土体孔隙水压力的累积。3、从原状土样和土柱内土样的冲刷试验中可以看出,有生物扰动土样的抗冲刷性要小于无生物扰动土样的,并且两种土样的抗冲刷试验规律大致形同:当冲刷流速大于土样泥沙起动流速时,有生物扰动土样与无生物扰动土样的抗冲刷系数随流速的增大逐渐减小,无生物洞穴扰动土样的抗冲刷系数明显大于有生物洞穴扰动的;但当流速刚达到起动流速或流速足够大时,有生物洞穴扰动土样与无生物洞穴扰动土样的抗冲刷性能的差距不明显。4、生物扰动改变了沉积物颗粒小的分布和颗粒的起动临界条件,加强了沉积物的流动性,加快了潮滩侵蚀输运,使得潮滩沉积物侵蚀加剧。