国际海底地震观测最新进展分析

<正>美国海底观测起步较早,在2006年就已开始启动美国海洋观测计划（OOI）,OOI是一个大型海洋观测系统,作为主要研究设备和设施建设项目,由美国国家科学基金会（NSF）赞助、监督建造和部署。加拿大海底观测网（ONC）是由东北太平洋的NEPTUECanada观测网和VENUS海底实验站于2013年合并组建而成,主要收集太平洋、北冰洋和大西洋的物理、化学、生物和地质方面的数据。     

海洋沉积物中的天然气水合物与海底滑坡

天然气水合物是一种由天然气和水形成的类似冰状的固体物质 ,主要存在于在低温高压背景下的海底沉积物和陆地永久冻土地带中。赋存于海底沉积物中的天然气水合物虽然本身能作为准稳定的胶结物对海底有建造作用 ,但由于其稳定性对特定温度和压力的严格依赖 ,海平面的下降、海底的连续沉积、地震等自然因素以及海洋钻探等人为因素造成的海底温压条件的改变会引起其分解 ,从而使海底沉积物失稳甚至导致海底滑坡。本文详细介绍了海底天然气水合物分解导致滑坡的机制、实例以及该种海底滑坡体的特征 ,并对以后的研究进行了展望     

海底地震动特性及相关谱研究

利用日本K-NET与美国SEMS台网中海底强震记录研究了海底地震动特性。通过分析水平反应谱、竖向与水平加速度反应谱的比谱和弹塑性反应谱,比较了海底与陆地地震动的区别。发现海底竖向地震动的峰值加速度明显更低。在大于0.2s的周期段,海底水平地震动反应谱大于陆地谱值,而且海底谱具有更长的特征周期,并随震中距增长而增大。此外,海底地震动的竖向与水平加速度反应比谱与陆地地震动的差异很大,在小于1s的中短周期段海底地震动的比谱明显更小。根据不同的震级与震中距的真实地震动记录,提出了中等地震下不同震中距海底地震动比谱的简化设计方程。最后,比较了海底与陆地地震动的弹塑性反应谱,可知总体上海底与陆地的等延性强度折减系数谱差异不大。     

论天然气水合物与海底地质灾害、气象灾害和生物灾害的关系

论述了天然气水合物与海底滑坡、全球变暖和海底生物灭绝等地质、气象、生物灾害的关系。海底天然气水合物的分解能够减小沉积物的胶结强度,并导致沉积层孔隙压力的过剩,进而诱发海底滑坡的发生。天然气水合物与全球变暖关系密切。从天然气水合物释放出来的甲烷可使地球温度升高4℃至8℃,升温的结果一方面可能中和全球变冷的趋势,另一方面也可能加剧全球变暖的趋势。全球天然气水合物大规模的分解,导致了海底单细胞生物大量灭亡,对海底生物多样性的保持构成巨大危害。在天然气水合物开发利用的设计阶段和实施阶段,必须有足够的防范意识和技术措施,防止或尽可能减少天然气水合物开发利用造成的各种环境灾害。     

地震下悬浮隧道所受动水压力研究-SV波

一种新型的跨越海峡、湖泊的交通结构物——悬浮隧道日益受到世人的关注。本文基于位移势函数理论,将海底岩土看作半无限弹性体,海水看作理想流体,锚索看作刚性约束,推导了平面SV波从海底岩土斜入射到与海水的交界面时,受到刚度较大的锚索作用的刚性悬浮隧道所受到的动水压力的理论公式;分析了不同海底岩土参数与平面SV波的不同频率和方向对悬浮隧道所受的动水压力的影响。结果表明,除海底岩土密度外,海底岩土剪切模量、泊松比以及入射SV波的频率和方向对悬浮隧道所受的动水压力均有较大影响。     

波流共同作用下海底管线周围海床的动力响应分析北大核心CSCD

针对埋设有海底管线的多孔介质海床,基于Biot动力固结理论,采用Pastor-Zienkiewicz III的动力弹塑性本构模型,建立了一个多孔介质的弹塑性海床模型,分析了波浪-海流共同作用下海底管线周围海床的动力响应规律,计算了波浪-海流共同作用下海床中超孔隙水压力的分布和表面波压力的分布规律,以及不同的海流速度对海床中超孔隙水压力分布的影响。结果表明:海流的存在对海床表面的波压力的波长和周期都有显著影响;海底管线等结构物的存在,减缓了管线以下海床中超孔隙水压力的累积。     

海底土层地震液化破坏研究综述

地震液化可引起海底倾斜土层的失稳和变形,影响海洋工程结构的使用和安全。通过海底液化的震害实例,分析了海底土层液化震害的特点,对地震液化和液化后土层侧移的研究方法进行了简要介绍和评述,指出了目前海底地震液化及侧移破坏研究存在的不足和亟待解决的问题。     

SPH与CEL方法在海底滑坡计算上的对比分析

研究表明,海底滑坡大大影响水下生产系统、海底管道和其他海洋结构的稳定性和安全性。即使倾斜角小于1°滑坡也可以发生。目前陆上滑坡的研究较多,但海底滑坡的研究很少。本文比较分析了CEL和SPH方法在海底滑坡上的应用。可以看出,采用SPH方法和CEL方法进行海底滑坡的计算都是可行的。CEL方法在某些方面的结果更为准确。当SPH和CEL的单元数量较少时,SPH的计算时间比CEL短,但是随着单元数量的增加,CEL方法计算速度比较快。如果需要拉格朗日结构的应力值,最好选择CEL方法。     

波流共同作用下海底管线周围海床的动力响应分析

针对埋设有海底管线的多孔介质海床,基于Biot动力固结理论,采用Pastor-Zienkiewicz III的动力弹塑性本构模型,建立了一个多孔介质的弹塑性海床模型,分析了波浪-海流共同作用下海底管线周围海床的动力响应规律,计算了波浪-海流共同作用下海床中超孔隙水压力的分布和表面波压力的分布规律,以及不同的海流速度对海床中超孔隙水压力分布的影响。结果表明:海流的存在对海床表面的波压力的波长和周期都有显著影响;海底管线等结构物的存在,减缓了管线以下海床中超孔隙水压力的累积。     

海底地震观测的过去、现在和未来

深海海底是地球表面最贴近地球深部的地方,是对地壳甚至地幔的过程进行观测、对地球内部构造进行探索,进而对于由此造成的环境变化与自然灾害进行监测和预警的理想场所. 最早提出海底观测需求的,正是源于地震监测的需要,而对海底地震观测更为迫切的需求来自地震灾害预警.2004年印度洋地震引发的海啸、2006年台湾以南的南海地震,都足以说明海底观测的重要性.而2011年3月11日发生的Ms9.0东日本大地震及其随后引发的海啸及核泄漏,更强调了地震观测预警的迫切性.正是在科学与资源开发等许多需求的驱动下,海底观测系统在欧洲、美国、日本等地迅速发展,成为继地面/洋面和空间之后,观测地球系统的第三个平台.