地质背景

渤海湾区位于秦皇岛金山咀（39°48.8’N，119°31.7’E）和老黄河口（38°08.5’N，118°52’E）连线为界以西海域，被河北省秦皇岛市、天津塘沽、河北省黄骅县、山东省沾化县等沿岸所环绕，其面积约为1万5千余平方公里（渤海湾全图）。

1基础地质背景
1海底地形与地貌
渤海湾区内，除东北部（曹妃甸浅滩外）有一较深的凹槽和湾顶及老黄河口区地形较高外，其他海域海底地形平缓的呈现自海域西南部向东北方向倾斜，其坡度不大于0.2‰。

最大水深为30.6m，平均约为19.4m。

渤海湾区地貌形态与类型均比较简单，以平坦开阔的堆积地貌为主，分为渤海湾海湾堆积平原、渤海西北部水下堆积岸坡、渤中浅海堆积平原和黄河废弃河口三角洲等。

2现代沉积作用
黄河每年输入的大量泥沙（6－10×108t/a）是区内沉积作用的主要物源。

入海的粗粒级泥沙，在现代河口附近粉砂急速堆积，局部地段年淤厚可达6m，边缘地带粉砂质粘土和粘土质粉砂聚集。

入海的细粒悬浮泥沙，在海流搬运与扩散下，在渤海湾区中央及其湾口地带，淤积厚达4－6m松软的粉砂质粘土和粘土质粉砂，现代沉积速率0.18－0.19cm/a。

黄河废弃河口三角洲沿岸在冲刷改造过程中沉积物粗化，表层常淤积形成粉砂“壳”层，覆于泥质沉积物表面。

滦河口至曹妃甸沿岸水下岸坡，受沿岸河流和沿岸流的影响，沉积物比较复杂，沉积了砂－粉砂－粘土和粘土质砂，从沉积层厚度（2－3m）分析，沉积速率低于其他区域。

3海底泥沙运移状况
根据不同尺度波浪作用下海底泥沙产生净推移的范围和中子活化分析示踪海底运移趋势的分析等研究结果表明：
3.1渤海湾区中部及其湾口，表层沉积物以细粒组份为主，是表层松软泥沙的运移扩散区，但在不同重现期波浪作用下则是不活跃地区，这是由于细粒沉积物粘性较大，抗剪强度增高，泥沙起动流速较大，风浪作用不容易产生净推移所致。

曹妃甸及其东北近岸和渤海湾南部近岸区，沉积物组成较粗，因所处位置、
地形和水动力条件不同，表层松软泥沙在波浪作用下沿岸和横向运动比较显著，余流定向搬运亦明显，由于波浪作用下泥沙运移较强，泥沙活动层相应较厚，同时也预示这些地区泥沙产生液化的可能性较大。

3.2不同重现期波浪，均能对曹妃甸以北和渤海湾南部一带近岸区，海底密实泥沙产生净搬运。

4沉积地层
晚更新世以来渤海地区曾有多次海侵，海陆相地层交互。

全新世渤海海侵始于10000－8000年前。

海侵前为河、湖、沼泽环境，陆相沉积遍布全区。

全新世海相层假正合于晚更新世地层之上，有时与下覆湖相沉积构成连续沉积，从岩性上难以区分，由于受海侵前古地形地貌、入海泥沙和海洋环境变化的影响，全新世海相层结构和厚度变化较大，柱状样揭示的部分自下而上为：
4.1底部：大部分为粘土质粉砂、粉砂质粘土，部分为细砂及粉砂质砂，其中硬粘土层和湖沼泥炭层具有标志性，主要见于渤海湾及其西北沿岸地区，泥炭层14C 测年为7870－10600a.BP,埋深1.7－
5.5m左右。

4.2海相沉积层：下部早全新世一般为河口和滨海相沉积,上部中晚全新世为浅海相沉积。

渤海湾层厚3－5m,沉积物类型变化不大,多为粉砂质粘土和粘土质粉砂。

滦河口至曹妃甸沿岸厚1－3m，下部多为细砂和砂－粉砂－粘土，上部为泥质砂和砂－粉砂－粘土。

5浅层土的物理力学性质
根据土的特性分析，渤海湾区海底浅层土可分为上下两层，每层土在其分布上又可分别划分为三个区和四个区。

5.1第一层（0－1m）
第一类为很软的高塑性粘土（CH），即（海底浅层土分区图0-1m）中的A 区，其状态为流动态。

A区的沉积物粒度细，其含水量为25－86％，容重为15－18KN／m3，孔隙比为0.9－2.2，不排水剪切强度为1－7kpa。

第二类沉积物主要是细砂、粘质细砂，即包括（海底浅层土分区图0-1m）中C区和D区，其状态很松散。

C区沉积物的粒度较D区粗，含水量为17－36％，容重为18－20KN／m3。

5.2第二层（1－4m）
按土性区分基本上也可分为二大类：
第一类为高塑性粘土（CH）和粉质粘土（CL），即包括（海底浅层土分区图1-4m）中的A区和B区，其状态为流塑态和软塑态，随深度增加逐渐变为可塑态。

A区土的含水量为22－60％，容重为17－20.1 KN／m3,孔隙比为0.628－1.311，不排水剪切强度为4.5－26.35kpa，个别点不排水剪切强度达到40－50 kpa。

B区土的含水量为32.2－56.6%，容重为16.13－20 KN／m3，孔隙比为0.627－1.712，不排水剪切强度为4－19 kpa，不排水剪切强度随深度增加而增加。

第二类的沉积物主要是粉质细砂，粉质粘土与粘质细砂互层，即（海底浅层土分区图1-4m）中的D区，其含水量为25－32％，容重为16.8－19.5 KN／m3孔隙比为0.74－0.86。

6浅地层及浅地层中的灾害地质因素
6.1浅地层结构
根据浅地层剖面测量资料在近150m的浅地层中，可分出4个主要反射界面和5层地层。

R1反射界面和A层地层的埋深和厚度一般为2－8m，主要由含水量大、粒径细的松软沉积物组成，如软泥、粉砂质软泥、泥质粉砂等。

R2反射界面为一侵蚀面，局部起伏较大，埋深在30－60m之间，一般为40－50m。

B 层地层一般厚30－40m，最厚可达55m，普遍分布着河道和河流沉积，夹海相沉积，岩性变化较大，规律性差，但以细砂等粗粒沉积物最为常见。

R3反射界面受构造和断裂的影响明显，其埋深在50－80m之间。

C层地层厚度变化在10－30m之间，以水平层理为主，局部可见河道沉积，岩性以粉砂为主。

R4反射界面也为一侵蚀面，受断裂和构造的影响，界面起伏大，埋深在80－120m间变化，最大为120m左右。

D层及D层以下地层和C层相似，岩性以粉砂和砂为主，D 层一般厚30－40m，最厚达50m。

6.2灾害地质因素
浅地层中的灾害地质因素主要有：
a、厚度大于8m的含水量大粒径细的松软沉积层，主要分布在老黄河口
至塘沽一
带近海。

b、古河道和河流相沉积，主要分布于B层地层中，前者有明显的形态，
河道内、
外沉积物性质差别较大，后者则分布范围较大，内部的沉积物结构也不均一，所以也做为灾害因素列出以供工程参考。

古河道和河流相沉积主要分布于湾内的中部地形平坦水深较大的海域，近岸一带相对较少。

c、断层和层间错动几乎遍布整个渤海湾区，大多以R2反射界面为其上
界，其次
是以R3。

因构造运动影响而产生的浅断层，主要分布在湾中的北侧靠近曹妃甸的M17测线及南侧的M21、M22测线一带海域。

同生断层分布规律性较差，这类断层往往仅造成局部性的影响。

7海底土层震害
分析渤海湾区的土质分区和工程地质特征之后表明，表层大多覆盖有厚度不等的非常软的粘土或粉质粘土，地震荷载作用下会产生震陷以及部分地区表层覆盖有疏松的细砂和粉土等会发生震动液化的土层。

在软粘土下均埋藏有层位和厚度不同的细砂、粉砂、砂质粉土和粉土。

这些可液化土层多为硬粘土层或硬粘土与其他土类的迭层或互层所分割。

歧口、曹妃甸和包括渤中等三个区块的33个钻孔中，地震裂度为七度时，发生液化的钻孔占总数的24％，八度时占36％。

液化危害程度绝大多数为中等和轻微。

孔内产生液化的砂性土厚度仅2－3m，极个别处达5m。

砂性土的密度从海底面开始，随深度的增加而增加。

地震裂度七度时，海底面15m以下不会发生液化，八度时个别处液化深度达16.5m。

也必须指出，迭层或互层土中的粉砂或粉质粘土的震动液化问题也不容忽视。