中国海洋工程回顾

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1、海洋岩土工程顾小芸(中国科学院力学研究所)        20世纪70年代末80年代初，加速开发海洋石油资源已经成为未来我国能源战略的重中之重。根据我国海洋石油开发事业的需要，钱寿易先生决定开辟海洋土力学研究。在他带领下中国科学院力学研究所的科研人员与刚成立的中国海洋石油总公司建立了合作关系。紧接着，原南京工学院、大连理工大学、同济大学和清华大学也投入了相当力量到海洋岩土工程中。二十多年过去了，我国的海洋岩土工程事业经过从无到有、参照国际经验和有所创新几个阶段，得到了蓬勃发展。大连理工大学成立了海岸和近海工程国家重点实验室，天津大学成立了天津市港口与海洋工程重点实验室

2、。清华大学、浙江大学、同济大学等也都有各自的特色。除学会所属单位外，中科院所属两个海洋所、国家海洋局两个海洋所、地矿部海洋地质局和青岛海洋大学也都做出了贡献。        本文主要从海洋岩土工程与陆地岩土工程不同的角度分五个方面进行阐述。        1.场地调查        海上场地调查是海洋岩土工程的第一关。        1980年，中日两国开始合作开发中国第一个海上油田——渤海湾的埕北油田（图1）。海上钻探取土都是日方进行，只是根据合作协定，土样不能带出国门，因此由渤海石油公司以反承包方式进行室内土工试验。但试验必须在日方技术人员的指导下进行，甚至连一个

3、小小的比重计都要用日本进口的。1982年，力学所的研究人员以该实验室人员老师的身份参加到渤海石油公司去进行土工试验。经过一段时间的接触，日方技术人员发现我们能回答他们有些回答不了的问题，我们还发现了他们插桩计算中的错误，于是把试验把关问题全部交给了我们。我们还把埕北油田的许多钻孔资料综合整理，得到了该区域海底土层土工特性的全貌，成为第一个反映我国海区海底土性的论文。        根据国际经验，一个重要的生产平台的场址调查需要地球物理、地质和土工的综合调查和评价。中国科学院具备综合性多学科的特点。1984年，在钱寿易的领导下，中国科学院力学所、武汉岩土力学所、南海海洋

4、所、青岛海洋所和国家地震局工程力学所联合起来，与南海西部石油公司合作，进行了“南海北部湾W１１—１海区工程地质调查和评价”。这是完全由我们中国人自己干的项目。两个海洋所进行地球物理调查和与沉积物应力历史有关的地质试验和分析；钻取土样、原位CPT试验和船上简易土工试验由南海西部石油公司的503船进行（我们的人参加）；岸上土工试验和场址评价则由我们土工人员进行。        70年代以后，国际上已认识到，对海洋工程地质条件的了解不能局限于某一结构物的场地，必须扩大调查区域范围以了解海底大面积土体滑移的可能性。对于比较成熟的地区，可以将众多的钻孔资料连成片分析。而对于新开

5、发的或边远的海域，则有必要先做大面积的调查。80年代初美国公司对非洲象牙海岸进行的调查就是区域性工程地质调查的先行。80年代后期，地矿部广州海洋地质局在联合国开发计划署（UNDP）的资助下，进行了珠江口盆地陆架区的区域性工程地质调查，面积达七万平方公里。调查内容包括各种地球物理测量、每一区块(7800km2)1个120m深的钻孔取原状土样和相应的CPT试验、每20km2范围取一个海底浅层柱状样，以及少量浅层原位试验。中国科学院力学研究所与其合作，进行了更为细致的室内静动力性质试验和岩土工程评价。评价工作做得越细致，能为工程提供越多的信息。此后，中国科学院在南海西部也进

6、行了几个区块的区域性工程地质调查和评价。        90年代初，中国科学院力学所和青岛海洋所共同进行了近海平台和海底管线场地调查与评价的UNDP项目，并制定了规范。之后，将所得成果用于南海西部的几个平台和管线的实际设计中。        天津大学先后参与了我国渤海、南海及东海数十个大型油气田开发中的海洋平台场地特性评价研究工作。        2.海洋土特性和室内土工试验        1)海洋土特性        除南海的钙质砂以外，我国大多数海洋土与陆地土没有本质上的区别。        中国科学院武汉岩土力学所和力学所进行过一些钙质砂的试验。发现其具有高碳酸

7、钙成分、颗粒比重大（达2.8）、颗粒破碎、胶结性强的特点，影响到它有非常大的内摩擦角（达51~52）和明显的剪缩性。剪缩性影响了许多工程特性，例如沉桩时桩的侧阻力不是增加而是减小，因此要特殊对待。        由于海上取土特别昂贵，进行土样制备以与原状土比较，值得提倡。大连理工大学在这方面做了大量工作。        2)室内试验        (1)由于海洋土的宝贵,试验中要注意如下几点:         ——重视物理性质和力学性质参数之间的关系。        ——为减少土样的用量，三轴试验中采用一个土样多级试验的方法是有益的。