珊瑚礁工程地质评价及其工程力学效应的分带性研究

With a rapid increase in demand for ocean resources in tropical seas, engineering geology related problems in coral reef sediments have soared due to recent global development activity. The following objectives of this proposed research project include: 1) Propose a new coral reef zoning and classification system based on potential engineering applications. This task will focus on the engineering geology properties of several typical types of coral reefs formed under different hydrodynamic and oceanic environments. These calcareous sediments will be investigated by a combination of theoretical analysis, site reconnaissance, in-situ and laboratory testing, and carbon dating technology; 2)The intrinsic and evolution mechanism of coral reef sediments will be studied through physical, chemical and biological aspects of the reef forming process. The effect of geomorphologic features, tectonic characteristics and depositional evolution of calcareous sediments on the engineering properties will also be considered. 3) Provide the methods of engineering geology evaluation considering particle breakage, project foundation selection, and foundation treatment in coral reefs in South China Sea. These methods can be used to provide preliminary guidelines for engineering design and construction. Based on the structure of coral reef sediments and their physical and mechanical properties, the engineering effects of the coral reef in different zoning areas will be provided. The defensive strategies in the South China Sea, marine resources exploitation, and the scientific understanding of coral reef engineering geology aspects, all can greatly benefit from the implementation of the proposed research results.

随着我国珊瑚礁海域海洋资源开发利用和工程建设力度的日益加大，由珊瑚礁沉积物引发的工程地质问题急剧增多。本项目从我国南海典型珊瑚礁工程地质特征出发，综合利用现场调研、原位测试、模型试验和理论分析等技术手段，以沉积物源为基础，结合水动力环境特点，提出工程应用角度的珊瑚礁分类方法；结合地形地貌特征、地质构造特点、沉积演化模式等因素，从物理、化学、生物等不同造礁过程角度，揭示珊瑚礁沉积物本源性质及其形成规律；以珊瑚礁沉积物的成分、组构及其表征的物理－力学性质为主要判据，寻求珊瑚礁工程性能分带性依据，对不同相带珊瑚礁工程力学效应加以研判，提出考虑颗粒破碎的珊瑚礁工程地质评价方法、基础选型及地基处治方案，最终为珊瑚礁工程勘察、地基处理、设计指南的制定提供技术资料支撑。项目实施对于我国南海国防、海洋资源开发战略以及珊瑚礁工程地质研究具有重要的科学意义和工程应用价值。

本项目针对珊瑚岛礁特殊属性及赋存环境，通过对现场调研、钻探与物探勘察、现场原位测试、室内物理力学与模型试验、数值计算及理论分析等多种手段，基于环礁礁坪水动力环境分区，构建了典型岛礁地质地貌分带、沉积演化过程以及珊瑚岛礁多层次分类系统；获得了珊瑚岛礁整体形态、地层结构的新认知，构建了典型岛礁地质与地层结构模型，并开展了岛体整体稳态计算分析；提出了基于各向异性礁砂CT层状地基，采用动力触探击数评价吹填礁砂地基承载性能的新标准与工后沉降计算方法；发展了岛礁防波堤在波浪和地震作用下稳定性分析方法，评估了岛礁地基处理效果和地貌分带工程建设适宜性。初步解决了珊瑚岛礁能不能填筑？岛体整体结构稳不稳定？岛体建成后长期运营安不安全？等方面的技术瓶颈问题，为我国珊瑚岛礁工程建设以及珊瑚礁工程地质学科发展提供重要科学技术支撑。.整个项目成果面向国家重大战略需求，面向科学前沿，面向国民经济主战场，率先提出了岛礁填筑控制指标与地基处理方法，解决了如何建成安全岛的问题；重新认知了珊瑚岛礁形态与地层结构，提出吹填岛礁整体性能评价技术，解除了岛体整体稳定性的忧虑；提出恶劣海洋环境下珊瑚礁砂混凝土损伤模式与工程处治方法，强化了岛礁护岸长期服役性能；发展了近海结构物在波浪和地震作用下稳定性评价方法，回答了岛礁建成后能否维持长期稳定的问题。.研究成果被中国人民解放军HJ后勤部JS设施建设局、工程指挥部及工区的高度评价和充分认可和采纳，为我国珊瑚岛礁工程建设中瓶颈问题的解决提供了重要咨询意见和技术支撑，同时为相关技术规范、施工工法的编写提供强有力的数据支持，为中国工程院重大咨询研究报告和院士建议、以及“一带一路”沿线珊瑚礁国家基础设施建设提供重要科学依据，取得了良好的社会、经济与国防效益。