為了對管道線路、海岸工程等建築物的設計、施工、運行和維修保養等提供必需的詳細上工資料,在裏查茲島和鄰近佛陸架地區對許多場地完成了大量的地質、土木、地球物理和地熱方麵的研究。野外的工程地質研究,同時還結合大量的土和冰樣的室內試驗研究。結果證明,野外技術與實驗室資料的結合,可以成功地為提高管道選線和評價管道線路設計、施工影響所需資料可行性提供信息依據。
一、引言
加拿大地質調整所自1984年以來在西北地區靠近圖克托亞圖克的理查茲北島,對北角外側的海岸帶沉積物進行了詳細的多學科土工勘測調查。這項X作是為了滿足從波佛特陸架近期發現的主要油氣區沿永久凍土和非凍土帶修建管道線賂時迫切需要的地質、土工、地熱等資料而進行的。
對於工程地質工作者和管道設計、施工、運轉和修保等方麵的工程師們,以及近帶輔助建築物,如海洋終端設備,抽水站等的設置,探涵4圈定久永凍地和底冰帶都是一件很重要的事情。
不穩定的常年凍土帶,可能遭受高速度的海洋侵蝕,加上極複雜的地熱狀態,這就需要洋細研究土工和地熱性質。工程地質勘測包括:地表地質特征、底冰狀態、海岸穩定性,並利用土工鑽探和取樣確定岩土的物理力學性質,野外土工試驗。地球物理和地熱測量,以及實驗室試驗。工程地質內容包括地質製圖,土工鑽探、取樣、鑽孔編錄,標準貫入和錐形貫入試驗。地球物理測量包括標準測井(電阻率數,天然伽馬和自然電位),折射法勘探,雷達地麵探測。長期地熱檢測是利用安裝在鑽孔中的熱敏電阻電纜來進行的,並在錐形貫入試驗時補充進行溫度讀數以及鑽孔加熱試驗。
二、地表地質和底冰
北理查茲島位於圖克托亞圖克海岸帶的自然地理亞區內。根據Hill等人研究,這個地區從晚威斯康星期以來經受了大規模海侵。威斯康星期以前沉積地層曾經露出水麵,後來被海水淹沒,因而被海洋沉積物所覆蓋,這種地層遍及全區。對兩個海岸作用最活動的.地區進行了詳細的勘測。
海岸後退活動區是波弗特海南岸的典型地區。它位於波弗特海波浪直接作用區。根據連續的航空照片得出的測定值,確定出1947年和1985年間的海岸後退速率在0.8到3.5m/a,它導致形成一條近垂直,大約16m髙的懸崖。近岸地區的全新世沉積物是一套典型的海侵層序的海洋沉積物。它由改組的砂和混雜陸源沉積物組成上覆為細粒粉砂和粘土混合物。早威斯康星期沉積物出現顯著的全新世不整合麵之下。厚的海相砂層夾有大量的粉砂互層,其下為數米來厚的衝積砂層,含有少量碎屑有機質砂。這些砂層下伏為未知厚度的海相粉砂和粘土互層。沿海岸外的地表地質橫剖麵。
三、土工勘測
(一)打鑽、取樣和試驗
土工鑽孔是用一帶動力鑽頭的活動鑽機打鑽的濱外的鑽孔是利用液鑽裝備鑽進的,帶有管或縱向切口的沉形取土器(直徑7.6m),通過套管可以取到的耑芯。
取出岩芯以後,溫度探測器應立即插入非凍結土和邊緣凍結上樣品底部並記錄。然沿推出岩芯,位測和照相。利用微型貫入儀對所有非凍結土沿芯測猛剪切強度的近似值。簡要地描述土的類型,如果存在底冰就要對底冰的類型。進行編錄。然後,將耑芯仔細取樣,用於進一步作標準或專門的實驗室試驗。樣品密封在容器內,貯存好,便於運輸。
標準貫入試驗要在打入非凍結土和邊緣凍結土的全部土丁鑽孔中進行。這些資料可用於得出粘結土的不排水剪切強度和非粘結的粉砂或砂的密度的定性評價。
(二)錐形貫入試驗
錐形以入試驗(CPT)是在一些土工鑽孔帥之內,利用標準的10噸重減法電錐。或是改型進行的錐瑞阻力、套筒摩擦力、摩阻比値、動孔隙壓力。然後將資料打印和存貯,以備進--步分析用人提出的相關關係可用於解釋野外資料。
高孔隙壓力和增加套管摩擦力(0.5巴)以及岩芯承載力(15巴)表明,存在一個過去沒府探測到的部分冰凍結物質的薄層帶,這個帶之下的鬆軟未凍結的全新世沉積物具有小於10巴的錐體承載力然而,普遍高的套管摩阻力(1巴)和錐體承載力(可達160巴)對下伏的威康斯星期砂層是很典型的,正是在全新世不整合下的地層中才記錄到最高值。
四、地球物理勘測
鑽孔地球物理測量是在打鑽結束或幾天之內立即進行的。地表地球物理探測是在野外工作期間完成的,並在此後12個月內重複進行。
(一)標準供並測孔
電阻率、自然和自然電位(SP)測井是用輕便的模擬測井係統測得的。電阻率和自然電位測量要在打鑽完成之後安裝好塑料套管之前立即在充水的鑽孔中進行的。電阻率測量需要在靠近鑽孔的地麵上安裝兩個電流電極,並在鑽孔下麵放兩個電位電極。電位電極間距選擇,0.5和既要能夠測出薄的地層間距,又能測出平均反應出鑽孔圍岩的較高值0.001間距。測量需要在地麵和鑽孔中各安裝一個電極。天然測量在充滿防凍液和水混合劑的塑料套筒內進行,一般要在打鑽結24小時之內完成。