Geoscience ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (06): 1871-1879.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.190
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WEI Dingbang(), YANG Qiang, XIA Jianxin()
Received:
2021-01-25
Revised:
2021-03-30
Online:
2021-12-10
Published:
2022-02-14
Contact:
XIA Jianxin
CLC Number:
WEI Dingbang, YANG Qiang, XIA Jianxin. Influencing Factors on Penetration Resistance of Deep Sea Sediments and Its Variation Patterns[J]. Geoscience, 2021, 35(06): 1871-1879.
采样位置 | 沉积物 类型 | 水深 /m | 含水率/% | 湿密度/(g/cm3) | 孔隙比 | 孔隙度/% | 抗剪强度/kPa | 贯入阻力/kPa | 塑性 指数 | 液性 指数 | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
范围 | 平均值 | 范围 | 平均值 | 范围 | 平均值 | 范围 | 平均值 | 范围 | 平均值 | 范围 | 平均值 | ||||||||||
西太平洋马里亚纳海沟南部[ | 砂质 粉砂 | 6 471 | 182.7~ 329.9 | 225.20 | 1.19~ 1.29 | 1.26 | 4.7~ 7.6 | 5.45 | 82.5~ 88.4 | 85.5 | 2.0~ 8.0 | 5.52 | 4.19~ 41.57 | 30.82 | — | — | |||||
大洋多金属结核矿区东区东部丘陵[ | 黏土质 粉砂 | 1 734 | 230.8~ 270.0 | 250.7 | 1.22~ 1.25 | 1.23 | 6.1~ 7.3 | 6.70 | 85.9~ 88.0 | 87.0 | 4.8~ 8.5 | 6.6 | 7.8~ 22.7 | 14.5 | 43.0~ 53.0 | 2.8~ 4.2 | |||||
大洋多金属结核矿区东区东部海岭裂谷[ | 黏土质 粉砂 | 1 737 | 208.0~ 272.0 | 241.1 | 1.21~ 1.27 | 1.24 | 5.5~ 7.4 | 6.50 | 84.6~ 88.1 | 86.7 | 5.3~ 8.3 | 6.3 | 7.4~ 26.1 | 16.17 | 32.0~ 59.0 | 2.8~ 3.3 | |||||
大洋多金属结核矿区东区东部海山丘陵[ | 黏土质 粉砂 | 1 779 | 237.0~ 257.0 | 247.3 | 1.22~ 1.25 | 1.23 | 6.3~ 6.9 | 6.60 | 86.3~ 87.3 | 86.8 | 4.0~ 14.0 | 10.3 | 4.8~ 18.5 | 12.93 | 63.0~ 59.0 | 2.8~ 4.5 | |||||
大洋多金属结核矿区东区南部丘陵[ | 黏土质 粉砂 | 1 820 | 208.0~ 257.0 | 231.7 | 1.20~ 1.25 | 1.22 | 5.6~ 7.1 | 6.30 | 84.8~ 87.7 | 86.3 | 4.2~ 7.1 | 5.65 | 6.3~ 44.7 | 23.4 | 40.0~ 47.0 | 3.1~ 3.6 | |||||
大洋多金属结核矿区西区北部丘陵[ | 黏土质 粉砂 | 2 356 | 225.0~ 250.0 | 239.3 | 1.23~ 1.26 | 1.25 | 5.9~ 6.6 | 6.30 | 85.5~ 86.8 | 86.3 | 4.9~ 8.6 | 6.63 | 8.7~ 25.4 | 16.87 | 45.0~ 48.0 | 2.7~ 3.5 | |||||
大洋多金属结核矿区西区中部丘陵[ | 黏土质 粉砂 | 2 395 | 247.0~ 271.0 | 261 | 1.21~ 1.27 | 1.25 | 6.5~ 7.3 | 6.90 | 86.7~ 88.0 | 87.3 | 5.1~ 7.6 | 6.03 | 8.7~ 22.7 | 16.43 | 42.0~ 64.0 | 2.2~ 4.2 | |||||
大洋多金属结核矿区西区南部丘陵[ | 黏土质 粉砂 | 2 464 | 217.7~ 250.0 | 236.5 | 1.22~ 1.25 | 1.23 | 5.8~ 7.0 | 6.40 | 85.3~ 87.5 | 87.3 | 5.1~ 7.7 | 6.1 | 9.1~ 31.7 | 20.67 | 37.0~ 40.0 | 4.1~ 4.4 |
Table 1 Physical and mechanical properties of deep-sea sediments
采样位置 | 沉积物 类型 | 水深 /m | 含水率/% | 湿密度/(g/cm3) | 孔隙比 | 孔隙度/% | 抗剪强度/kPa | 贯入阻力/kPa | 塑性 指数 | 液性 指数 | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
范围 | 平均值 | 范围 | 平均值 | 范围 | 平均值 | 范围 | 平均值 | 范围 | 平均值 | 范围 | 平均值 | ||||||||||
西太平洋马里亚纳海沟南部[ | 砂质 粉砂 | 6 471 | 182.7~ 329.9 | 225.20 | 1.19~ 1.29 | 1.26 | 4.7~ 7.6 | 5.45 | 82.5~ 88.4 | 85.5 | 2.0~ 8.0 | 5.52 | 4.19~ 41.57 | 30.82 | — | — | |||||
大洋多金属结核矿区东区东部丘陵[ | 黏土质 粉砂 | 1 734 | 230.8~ 270.0 | 250.7 | 1.22~ 1.25 | 1.23 | 6.1~ 7.3 | 6.70 | 85.9~ 88.0 | 87.0 | 4.8~ 8.5 | 6.6 | 7.8~ 22.7 | 14.5 | 43.0~ 53.0 | 2.8~ 4.2 | |||||
大洋多金属结核矿区东区东部海岭裂谷[ | 黏土质 粉砂 | 1 737 | 208.0~ 272.0 | 241.1 | 1.21~ 1.27 | 1.24 | 5.5~ 7.4 | 6.50 | 84.6~ 88.1 | 86.7 | 5.3~ 8.3 | 6.3 | 7.4~ 26.1 | 16.17 | 32.0~ 59.0 | 2.8~ 3.3 | |||||
大洋多金属结核矿区东区东部海山丘陵[ | 黏土质 粉砂 | 1 779 | 237.0~ 257.0 | 247.3 | 1.22~ 1.25 | 1.23 | 6.3~ 6.9 | 6.60 | 86.3~ 87.3 | 86.8 | 4.0~ 14.0 | 10.3 | 4.8~ 18.5 | 12.93 | 63.0~ 59.0 | 2.8~ 4.5 | |||||
大洋多金属结核矿区东区南部丘陵[ | 黏土质 粉砂 | 1 820 | 208.0~ 257.0 | 231.7 | 1.20~ 1.25 | 1.22 | 5.6~ 7.1 | 6.30 | 84.8~ 87.7 | 86.3 | 4.2~ 7.1 | 5.65 | 6.3~ 44.7 | 23.4 | 40.0~ 47.0 | 3.1~ 3.6 | |||||
大洋多金属结核矿区西区北部丘陵[ | 黏土质 粉砂 | 2 356 | 225.0~ 250.0 | 239.3 | 1.23~ 1.26 | 1.25 | 5.9~ 6.6 | 6.30 | 85.5~ 86.8 | 86.3 | 4.9~ 8.6 | 6.63 | 8.7~ 25.4 | 16.87 | 45.0~ 48.0 | 2.7~ 3.5 | |||||
大洋多金属结核矿区西区中部丘陵[ | 黏土质 粉砂 | 2 395 | 247.0~ 271.0 | 261 | 1.21~ 1.27 | 1.25 | 6.5~ 7.3 | 6.90 | 86.7~ 88.0 | 87.3 | 5.1~ 7.6 | 6.03 | 8.7~ 22.7 | 16.43 | 42.0~ 64.0 | 2.2~ 4.2 | |||||
大洋多金属结核矿区西区南部丘陵[ | 黏土质 粉砂 | 2 464 | 217.7~ 250.0 | 236.5 | 1.22~ 1.25 | 1.23 | 5.8~ 7.0 | 6.40 | 85.3~ 87.5 | 87.3 | 5.1~ 7.7 | 6.1 | 9.1~ 31.7 | 20.67 | 37.0~ 40.0 | 4.1~ 4.4 |
站位 | 取样区域 | 单因子线性拟合关系式 | |||
---|---|---|---|---|---|
1 | 西太平洋马里亚纳海沟南部 | | | | |
2 | 大洋多金属结核矿区东区东部丘陵 | | | | |
3 | 大洋多金属结核矿区东区东部海岭裂谷 | | | | |
4 | 大洋多金属结核矿区东区东部海山丘陵 | | | | |
5 | 大洋多金属结核矿区东区南部丘陵 | | | | |
6 | 大洋多金属结核矿区西区北部丘陵 | | | | |
7 | 大洋多金属结核矿区西区中部丘陵 | | | | |
8 | 大洋多金属结核矿区西区南部丘陵 | | | | |
Table 2 Prediction equation of penetration resistance variation with sampling depth, natural water content, density and void ratio
站位 | 取样区域 | 单因子线性拟合关系式 | |||
---|---|---|---|---|---|
1 | 西太平洋马里亚纳海沟南部 | | | | |
2 | 大洋多金属结核矿区东区东部丘陵 | | | | |
3 | 大洋多金属结核矿区东区东部海岭裂谷 | | | | |
4 | 大洋多金属结核矿区东区东部海山丘陵 | | | | |
5 | 大洋多金属结核矿区东区南部丘陵 | | | | |
6 | 大洋多金属结核矿区西区北部丘陵 | | | | |
7 | 大洋多金属结核矿区西区中部丘陵 | | | | |
8 | 大洋多金属结核矿区西区南部丘陵 | | | | |
土质类别 | α | β | θ | K |
---|---|---|---|---|
砂质粉砂 | -0.134 31 | 353.603 88 | 8.634 05 | -431.585 74 |
黏土质粉砂 | -0.212 38 | 122.431 12 | -4.615 67 | -52.654 58 |
Table 3 Soil type coefficient of deep-sea sediments
土质类别 | α | β | θ | K |
---|---|---|---|---|
砂质粉砂 | -0.134 31 | 353.603 88 | 8.634 05 | -431.585 74 |
黏土质粉砂 | -0.212 38 | 122.431 12 | -4.615 67 | -52.654 58 |
内摩擦角/(°) | 内聚力/kPa | 湿密度/(g·cm-3) | Nc | Nq | Nr | |
---|---|---|---|---|---|---|
砂质粉砂 | 5.9~7.2 | 4.6~6.3 | 1.19~1.29 | 6.8~7.65 | 0.52~1.58 | 0.012~0.049 |
黏土质粉砂 | 5.9~12.0 | 4.0~12.0 | 1.2~1.27 | 6.8~9.27 | 0.52~2.63 | 0.012~0.064 |
Table 4 Physical property indices of 15~20 cm sediments on the seabed surface
内摩擦角/(°) | 内聚力/kPa | 湿密度/(g·cm-3) | Nc | Nq | Nr | |
---|---|---|---|---|---|---|
砂质粉砂 | 5.9~7.2 | 4.6~6.3 | 1.19~1.29 | 6.8~7.65 | 0.52~1.58 | 0.012~0.049 |
黏土质粉砂 | 5.9~12.0 | 4.0~12.0 | 1.2~1.27 | 6.8~9.27 | 0.52~2.63 | 0.012~0.064 |
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