东太平洋多金属结核研究区海底沉积物土工特性研究

孙华强,庄丹丹,宋春霞,朱志敏,王凤

（1.宁波工程学院 建筑与交通工程学院,浙江 宁波315211；2.自然资源部第二海洋研究所 自然资源部海底科学重点实验室,浙江 杭州310012；3.自然资源部第三海洋研究所,福建 厦门361005）

0 引言

多金属结核富含多种金属元素，具有巨大的潜在经济价值，是一种重要的海洋矿物资源[1]。我国东太平洋CC区是至今为止发现深洋底多金属结核分布最为密集的区域之一，多金属结核主要存在于深海沉积物表层，而采集多金属结核需要将采集设备设置在深海沉积物上。沉积物作为采集设备的承载基础，其土工力学特征限制了采集设备的质量以及设计方向。过去的研究结果表明，深海沉积物具有高含水率、低强度、高孔隙比等特性，因海底地形各异，大洋沉积物的物性和土工力学特性在水平和垂向上具有不均一性。研发拥有高采集效率，同时降低采集成本的多金属结核采集设备是必要的，而此过程就需要研究者提供更为精准的深海沉积物土工特性。为此，对取样研究区的深海沉积物进行土工特性研究，分析其承载机理，以期为采集设备的设计提供有效参数和依据[2-4]。

东太平洋CC区表层沉积物主要为含粘土的硅质软泥，物质组分主要为硅质组分[5]。对该研究区调查过程中所取得表层沉积物进行颗粒分析，同时进行现场和室内土工力学测试，利用表层沉积物的特性指标进行分析，确定该区沉积物的特性参数与取样层位之间的关系以及各特性参数之间的关系，同时确定研究区域半液化层厚度，为东太平洋多金属结核矿区勘探和采矿设备的设计制造提供了环境参数和科学依据[6-7]。……