海洋工程地質

研究與海洋開發和海洋工程建設有關的地質條件。主要有工程場區地質條件的調查和評價，工程建成后地質條件變化的預測，最佳工程場所的選擇和提出克服不良地質條件的工程措施，為工程規劃設計、施工提供必需的科學依據。海洋工程地質條件一般包括地貌形態、地質構造、沉積物特徵和水文地質條件等。它與海洋地質學、工程地質學、岩土力學等學科有密切聯繫。

在海岸帶進行海港、河口治理、圍海、海岸防護、潮汐發電等工程建設時，主要考慮工程基底狀況和地貌形態。該區的工程地質條件與毗鄰陸地常有密切聯繫和相似特徵，但由於岩性和構造的差異，波浪、潮流作用強度的不同，又形成不同的海岸類型和地貌形態。該區內工程基底大多為厚度不一、互相交錯的濱海砂礫、卵石和粘土、淤泥等現代沉積物，少數地段是古老的裸露基岩和淺藏基岩。沉積層性質根據地質歷史年代和沉積條件不同常有較大差別。一般來說，古老沉積層結構緊密，是工程建築物的良好地基；現代沉積物除表面具有硬殼外，一般處於鬆軟狀態，作為地基需採取處理措施。

近海大陸架是目前海底礦藏開發的重點地區。海底常由幾個階地組成，坡度平緩，平均坡度約為0°07′。近海海域基岩埋藏一般較深，沉積物主要是顆粒較細的砂、粘土、淤泥等，以及鈣質、硅質沉積物，常形成分佈較廣、厚度較大、層理規則的砂層和粘性土層疊交。砂土層粒徑細小、均勻、鬆散，粘性土層的固結狀況因地而異。岩層受海流與波浪影響，局部地區高低相差較大，起伏不平，工程中要注意底坡穩定問題。尤其是粘性土層，其底坡坡度雖很小，但土質稀軟，可能發生緩慢流動。海底谷地中多為含水量高和孔隙大的沉積物所充填，在工程場地選擇時應盡量避開。

海底沉積物的工程特性是海洋工程地質的主要研究內容。它對建築物的穩定和變形有直接影響，是工程成敗的關鍵之一。如建造海上核電站特別要注意地基的不均勻沉降，而海上採油平台則需要可靠的地基穩定性。海底沉積物的來源與沉積環境不同於陸地，其工程性質比陸地複雜，沉積層強度和壓縮性的變幅很大。工程的結構型式與海底沉積物的工程性質密切相關。沉積物的抗剪強度、變形性質以及有關的物理、力學性質，是選擇建築物位置、基礎持力層和建築物結構選型的必要資料。持力層以上覆蓋層的工程性質對基礎布置的合理性及其實施的可行性也很重要。

海上建築物與陸地不同，要承受風浪、潮流的強烈作用，某些海區還有地震、海嘯、颱風、海冰、泥沙運移等因素影響建築物的穩定。所以，在環境荷載作用下海底表層土和海底持力層及其覆蓋土層的物理、力學性質（包括砂性土的液化性質）也是應予研究的內容。

海洋工程地質的調查研究主要通過現場勘探、現場試驗以及取樣後進行室內試驗、綜合分析等。現場勘探可獲得海底岩土層地質條件的可靠資料用於選擇安全、經濟和施工方便的最佳基礎設計方案。現場勘探一般分初勘和詳勘兩個階段。初勘階段獲得大範圍的海水深度、海底地形、地層剖面以及深層基岩構造和岩性等資料。選定工程地點后，在較小範圍內進行一系列鑽孔、靜力觸探等現場試驗和取原狀土樣等詳勘工作，具體核定其工程地質剖面和各土層的物理、力學指標。取沉積層結構的原狀土樣時，在鑽孔內使用薄壁式取樣管，對砂土層可考慮採用冰凍法。

海洋底質採樣一般採用重力採樣器、重力活塞採樣器和振動活塞採樣器等，但對土層結構擾動較大，取樣深度範圍較小。鑒於高質量取樣很困難，往往要進行現場試驗，最普遍的是靜力、動力觸探試驗和旁壓儀測試；以及用於測量軟粘土的滯水強度的十字板試驗，作為鑽孔取樣試驗資料的比較。取樣後有些物理、力學性質的指標應盡量在船上測定，樣品還要妥善密封包裝運回陸上試驗室，進行滿足工程要求的其他特殊試驗，如動力性質等試驗。室內試驗與一般土工試驗相同。