渤海金州湾海域声学浅地层剖面及其解释

将渤海金州湾海域的声学浅地层剖面进行了综合分析和解释,识别出了8个连续的强声学反射界面,主要划定了具有沉积环境意义的6个声学层序:全新世浅海相层序A、全新世滨海相层序B、晚更新世末期陆相层序C、晚更新世滨海相层序D、晚更新世海陆交互相层序E和震旦系基岩F。通过与工程地质钻孔的沉积地层岩性单元对比研究,发现依据声学浅地层剖面进行的地层划分与钻孔岩芯的地质地层划分有较好的对应关系,由此确定并推断了各声学地层的岩性及沉积环境,并参考前人的研究结果,对晚更新世以来金州湾地区的沉积过程和环境演化进行了初步探讨。

浅地层剖面仪和侧扫声呐仪器检测与评价方法研究

针对浅地层剖面仪和侧扫声呐这2种声呐系统探讨性地提出了"两步法"的性能检测和评价方法:1)声学物理参数检测:分析了与浅地层剖面仪和侧扫声呐系统性能相关的关键声学物理参数(声源级、频率/频谱、脉冲长度、波束角或开角),并提出了在消声水池中测定这些参数的方法;2)实际探测性能评价:分析了与浅地层剖面仪和侧扫声呐系统性能相关的实际探测效果评价指标,并提出了通过海上试验来检测和评价这些指标的方法。最后对建设具备高效消声性能的大型试验水池,建设海底标准地层检测场和海底标准目标物检测场以真正实现设备性能的检定应做的后续工作进行了讨论。

浅海区C-Boom型浅地层剖面地层畸变及校正

浅地层剖面测量是海洋工程勘察、灾害地质调查和大陆架海洋地质科学研究的重要手段,资料解译的准确程度将对地质调查和研究成果的可靠性造成直接影响。由于C-Boom型浅地层剖面仪的发射换能器与水听器是分开安置的,当调查区域的水深过浅时,将其近似为自激自收的单道地震系统会导致地层的畸变,水深越浅地层畸变率越大。根据浅地层剖面仪的基本原理,推导出了C-Boom型浅地层剖面仪地层畸变率的计算公式及地层畸变校正公式,为用C-View软件更准确地解译此类浅地层剖面资料提供了参考。

声速预测方程在浅地层剖面资料处理中的应用

海底沉积层的声速是浅地层剖面资料采集和处理的关键参数之一,通常的做法是将地层的声速设定为一个经验值,而实际上声速并非定值。通过对国内外主要沉积物声速预测方程的比较,利用卢博等建立的适用于中国东南近海的声速经验公式,在某人工岛构造调查中,根据地质钻孔获取的孔隙度参数计算各沉积层的平均声速,建立相应的声速结构剖面,应用于浅地层剖面资料的处理,取得较好的效果。用孔隙度预测声速的方法参数容易获取,能够提高浅地层剖面资料的解译精度,使地层的厚度更接近于实际,具有一定的实用意义。

基于时间平均的海底沉积物声速预测

在海底沉积物声速预测中,把不同海域的物理性质完全不同的沉积物试验数据拟合出一个统一的方程存在不足,不但数据过于离散,而且方程中参量的物理意义不明确。借鉴Wyllie等建立的时间平均方程的思路,基于声传播过程中路程、时间和声速之间的基本关系,引入了表征固液双相之间的堆垒方式和耦合状态对声传播路径影响的耦合系数,建立了沉积物声速预测模型。将鹿回头外海、南海南部和北部的沉积物测量数据进行线性回归分析,分别得出适用于不同海域的沉积物声速预测模型,拟合的复相关系数较大,偏差较小,证明该模型能够反映声速随孔隙度的变化规律,且各参数物理意义明确,具有一定的研究和理论探索意义。

浅地层剖面资料解释中的陷阱问题分析

浅地层剖面仪是目前海洋工程勘察和海洋地质研究应用最为广泛的地球物理调查仪器之一,其地层探测分辨率越来越高,但实际获取的声学地层剖面资料在解释时会存在一些陷阱,值得引起注意。笔者从浅地层剖面仪的工作原理出发,分析了导致解释陷阱的4种情况:声学地层与地质地层的不同导致的陷阱、非自激自收导致的浅水区浅部地层厚度畸变、特殊反射界面在声学剖面上的空间变形和海底地层中声速变化造成的地层厚度失真,并对浅地层剖面资料处理和解释中如何预防和消除这些陷阱的影响进行了讨论。

青岛凯悦中心格栅式MC桩支护及变形分析

将水泥土重力式挡墙支护模型与双排桩支护模型结合起来,组成格栅式MC桩组合支护、止水体系,成功应用于青岛凯悦中心深基坑工程。应用平面有限元法模拟基坑开挖过程计算出各工况的变形值,与基坑实测变形进行对比分析;并运用不等时距曲线反映了基坑变形趋势,探讨了每道工况支护结构的内力调整过程,分析了支护结构的变形性状。结果表明该支护体系能增加整体稳定性,更好地控制基坑变形;另外提出"护脚台"的概念,可有效限制支护桩侧向滑移、克服"吊脚桩"现象。

声学地层剖面探测技术在金州湾人工岛场址勘察中的应用

声学地层剖面探测是一种基于声学原理的连续走航式探测水下地层结构和构造的地球物理方法,由于其灵敏度和分辨率高、连续性好且能高效地探测水下地层的地质特征及其分布而在海洋工程勘察中得到了广泛应用。拟在渤海金州湾海域内建造一座人工岛,场址沉积的地层是自晚更新世以来伴随着海平面升降和海侵海退过程而逐渐形成的,自上而下依次为:浅海相淤泥或淤泥质粉质黏土、滨海相淤泥、陆相黏土、滨海相粉质黏土、海陆交互相黏土和粉质黏土。通过对典型声学地层剖面的综合分析和解释,识别出了8个连续的强声学反射界面,主要划定了具有沉积环境意义的6个声学层序,查明了"现代沉积层"的厚度分布和基岩面埋深状况等;并与工程地质钻孔的沉积地层岩性单元对比研究,发现依据声学地层剖面进行的地层划分与钻孔岩芯的地质地层划分有较好的对应关系,由此确定并推断了地层的沉积相。

浅地层剖面资料处理中的地层厚度校正(英文)

浅地层剖面测量是海洋工程勘察、灾害地质调查和大陆架海洋地质科学研究的重要手段,资料解译的准确程度将对地质调查和研究成果的可靠性造成直接影响。由于发收分置型浅地层剖面仪的激发装置与接收装置是分开的,当调查区域的水深过浅时,将其近似为自激自收的单道地震系统会导致地层的畸变,水深越浅地层畸变率越大。根据浅地层剖面仪的基本原理,推导出了浅部地层厚度畸变校正公式,为用C-View软件更准确地解译此类浅地层剖面资料提供了参考。海底沉积物的声速直接影响浅地层剖面地层厚度解译的准确性,利用卢博等建立的适用于中国东南近海的声速经验公式,在某人工岛构造调查中,根据地质钻孔获取的孔隙度参数计算各沉积层的平均声速,建立相应的声速结构剖面,对地层厚度进行校正,取得较好的效果,用孔隙度预测声速的方法参数容易获取,能够提高浅地层剖面资料的解译精度,使地层的厚度更接近于实际,具有一定的实用意义。

海底沉积物声速研究的意义、方法及展望

总结和分析了20世纪50年代以来的国内外有关海底沉积物声速研究的主要文献,详细阐述了海底沉积物声速研究的科学意义、工程意义和军事意义。将海底沉积物声速的主要研究方法进行了归纳和分类,分为理论研究、室内声学试验和海底原位声学试验3个大类,并论述和分析了各类方法的代表性观点及取得的主要研究成果。最后对目前海底沉积物声速的研究方法存在的主要问题进行了讨论,展望了基于高分辨率声学浅地层剖面资料与钻孔岩心对比研究方法的发展前景。

起伏地形条件下侧扫声呐探测存在的问题及改进方法——以海底管道检测为例

基于海底管道的检测数据,讨论了起伏地形对传统侧扫声呐探测结果的影响,为起伏地形条件下应用侧扫声呐探测海底管道的调查方案设计、探测精度优化提供参考。研究表明:海底管道周边存在的冲刷槽以及堆积体等复杂地形对侧扫声呐探测有遮挡效应,测量过程中需控制拖体与目标物的相对位置,保证有效覆盖,避免漏测;根据区域地形分布特征,海底跟踪时通过手动设置符合整体地形走势的水深值,忽略小规模起伏地形对拖体高度取值的影响,可有效降低斜距改正后平面位置偏离及目标物的形态畸变;分析了地形起伏的影响因素(k)对海底管道出露及悬空高度计算结果的影响,通过几何近似和简化,提出了海底管道出露及悬空高度计算结果改进方法,并应用该方法对已知管径的海底管道进行了验证,修正后管径反演值的绝均差和均方差都减小为原来的10%左右,可供侧扫声呐数据解释借鉴。

盖州滩沉积特征及其沉积动力学意义

通过对盖州滩不同区域的浅地层剖面以及钻孔资料的研究，分析了盖州滩浅部地层的沉积特征及其形成过程中的沉积动力学意义。研究结果表明，自1894年双台子河行水之始，径流所携泥沙在由双台子河口入海，巨量泥沙在河口区域快速沉积，形成了典型的前积斜层理：在盖州滩西侧即河口区域，斜层理倾向E，倾角介干1°～2°，至盖州滩南侧，层理倾向转向SE，倾角减小，一般小于1°；同时，沉积层理的分布特征记录了泥沙入海后在余流的作用下的输运方向，即泥沙整体呈顺时针方向迁移，表明辽东湾北部近岸海域的环流呈顺时针方向运动。为当前关于辽东湾环流的研究提供地质证据。

辽东湾顶太-葵管道路由区潮流场三维数值模拟

辽河油田太-葵管道路由区位于辽东湾顶潮汐水道区,研究利用普林斯顿大学的河口、陆架和海洋模式(ECOM),考虑M2、S2、K1、O1四个主要分潮的影响,对辽东湾顶三维潮流场进行数值模拟,并着重对太-葵管道路由区进行动力分析。潮位和潮流的验证表明,该文建立的模型可以较好地用于辽东湾顶流场的预报模拟,为将来工程建设对海洋生态环境影响、保证海上工程的安全等研究奠定基础。

双台子河口浅海相粉土承载力特征

双台子河口浅海相地层以粉土受物质组成、沉积环境影响,垂向上物理力学性质复杂多变,对海洋工程尤其是海洋钻井平台的安全存在显著影响。本研究以双台子河口一工程地质钻孔为例,结合海洋钻井平台实际插桩结果,对粉土层的桩基承载力特征进行了分析讨论,认为粉土层的力学性质差异是由于海平面阶梯状上升所导致,其力学参数选取应参考含水量、空隙比、粒度组分以及现场原位测试结果确定。

一种侧扫声呐检测力的评价方法

侧扫声呐是海洋调查常用的探测仪器,为保证测量数据的准确性,对其实际探测性能的评价就显得尤为迫切。文中从侧扫声呐的工作原理出发,梳理了检测力和分辨力在概念上的混淆,并提出了一种评价检测力的方法;通过在海底人工放置一些已知大小的目标物,精确测量各个目标物的位置信息,并使用EdgeTech 4200MP双频侧扫声呐系统对目标物进行扫测试验以检测其检测力。结果表明,目标物和航迹线方向平行时,能够清晰地分辨直径或边长为20 cm,30 cm的物体,不能分辨出直径为10 cm的圆形物体,但能较清晰的分辨出直径为0.9 cm的长绳;目标物在垂直航迹线方向时,能够清晰地分辨直径或边长为10 cm的目标物,但是不能分辨出直径为0.9 cm的长绳;综合评价得出其纵向检测力优于1 cm,横向检测力优于10 cm。对常用声呐探测仪器的标准化体系的建立有一定的帮助。

侧扫声纳图像增益补偿判断模型建模方法研究

为解决复杂海洋环境导致的侧扫声纳图像亮度不均、对比度低等问题,基于侧扫声纳的工作原理,对声纳图像在外业实时控制和内业数据处理过程中常用的增益补偿方法进行了深入研究,提出了一种侧扫声纳图像增益补偿判断模型,依据此模型可以实现在数据采集时对图像增益做出自动判断并进行合理补偿,提高实时生成的图像质量。模型采用灰度直方图二次拟合的方法对图像增益进行判断,考虑到侧扫声纳拖鱼两侧可能出现回波强度不一致的情况,模型也提出了相应的判断方法。最后分别利用不同型号侧扫声纳系统的扫测结果进行验证,证明了该模型的普遍适用性,在实际应用中可以减少侧扫声纳系统对使用者的依赖。

浅地层剖面仪关键声学参数的检测技术研究

基于在消声水池中对参量阵型浅地层剖面仪进行的声学参数测量试验及数据的处理分析,探索性地提出了一套完整的浅地层剖面仪关键声学参数检测与评价的解决方案。方案主要包括4部分:1)检测平台构建:简述了检测平台的主要组成部分,并对消声水池的建设提出了基本的技术要求;2)声学参数测量:介绍了浅地层剖面仪的声源级、频率和脉冲长度测量的方法和操作要点;3)数据处理分析:论述了测量数据预处理的目的和方法,给出了声学参数计算的主要公式和方法;4)符合性分析:分析各声学参数实测值与标称值的符合性及偏离度。本试验发现所用的浅地层剖面仪的关键声学参数的实测值与其标称值偏离较大,即说明书给出的标称值仅是参考性数值。因此,在进行浅地层剖面仪的检测与校准工作时,应对新购仪器进行强制性首检以获取其各参数准确的初始值。

基于高分辨率浅剖与钻孔信息对比的金州湾海底声速的统计特征

声波在海底沉积物中的传播速度是一个重要参数,弄清海底沉积物中声速的变化规律具有极其重要的意义。以渤海金州湾海域为例,在进行畸变校正的基础上,基于高分辨率浅地层剖面与钻孔数据的对比分析,实现了全新世沉积层和基岩界面以上沉积层声速的准确反演,并采用统计学方法分析讨论了研究区内的声速特征和变化规律,结果表明,全新世沉积层平均声速的95%置信区间为1 449.60~1 655.72 m/s,平均值为1 560.34 m/s;基岩界面以上沉积层平均声速的95%置信区间为1 657.96~1 970.80 m/s,平均值为1 765.63 m/s;研究区内海底地层的声速与埋藏深度之间呈现明显的正线性相关关系,声速梯度为4.18 s-1。

侧扫声呐原始数据解析与可视化显示

XTF文件格式是侧扫声呐图像数据的主要存储格式之一,具有可伸缩性、可扩展性等特点;声波散射强度瀑布图是侧扫声呐回波数据直观的显示形式。准确高效解析XTF格式的侧扫声呐数据和正确生成瀑布图显示回波数据对后续数据图像处理过程中的目标变形改正、图像分割及镶嵌等具有重要意义。通过分析侧扫声呐工作原理及声波回波强度瀑布图的结构与特点,对XTF格式的侧扫声呐原始文件结构及十六进制编码原理进行深入研究,以渤海沉船搜寻实测数据为例,使用Matlab编程实现原始数据读取及解码,提取每Ping数据中各要素,比较分析2种灰度转换模型的特点,生成侧扫声呐瀑布图,实现XTF格式侧扫声呐数据的图像可视化。

一种联合单波束测深的侧扫声呐海底线提取方法

论述了侧扫声呐的成像原理,针对目前常用侧扫声呐系统数据采集的相关特性,结合实际工程应用,提出了一种联合单波束测深的侧扫声呐海底线提取新方法,以便在数据后处理时进行快速准确地斜距改正。利用实测数据验证了该方法的有效性,并与成熟商用软件的提取结果和阈值法提取结果进行对比分析,结果表明该方法具有一定的可行性和优势。