工程地质研究海岸地貌
A. 海岸侵蚀地貌的研究意义
增加世界海岸线长约44万公里，中国海岸线长达18000余公里，岛屿岸线为版14000余公里。在漫长的海岸权带蕴藏有极为丰富的矿产、生物、能源、土地等自然资源。自古以来，海岸带是人类活动的地区，这里遍布工业城市和海港，不仅是国防前哨，而且是海陆交通的枢纽、经济发展的重要基地。因此，从事海岸地貌的研究，掌握海岸的演变过程，预测海岸的变化趋势，对港口建设、围垦、养殖、旅游和海岸能源等自然资源的合理开发利用，都有着十分重要的意义。
B. 海岸地貌的研究简史
19世纪以前，海岸地貌的研究处于地形描述和积累资料的初始阶段。1919年,D.W.约翰逊的《海岸过程内和海岸线发育》，开辟容了海岸地貌的专门研究。2
0世纪40年代以来，海岸地貌研究进入动力机制研究阶段。苏联В。П.津科维奇的《海岸发育的基本理论》（1962），从动力学观点阐明海岸侵蚀和堆积地貌的形成机制。英国C.A.M.金的《海滩与海岸》(1972)，系统地记述了海岸地貌发育的动力过程。随着科学技术的发展，海岸地貌研究已从定性的描述向着定量的方向发展。
C. 海岸地貌是什么形成的原因是什么
海岸在构造运动 、海水动力、生物作用和气候因素等共同作用下所形成的各种地貌的总称。第四纪时期冰期和间冰期的更迭，引起海平面大幅度的升降和海进、海退，导致海岸处于不断的变化之中。距今6000～7000年前，海平面上升到相当于现代海平面的高度，构成现代海岸的基本轮廓，形成了各种海岸地貌。
在海岸地貌的塑造过程中，构造运动奠定了基础。在这基础上，波浪作用、潮汐作用、生物作用及气候因素等塑造出众多复杂的海岸形态。波浪作用是塑造海岸地貌最活跃的动力因素。近岸波浪具有巨大的能量，据理论计算，1米波高、8秒周期的波浪，每秒传递在绵延1千米海岸上的能量为8×106焦耳。海岸在海浪作用下不断地被侵蚀，发育着各种海蚀地貌。被海浪侵蚀的碎屑物质由沿岸流携带，输入波能较弱的地段堆积，塑造出多种堆积地貌。潮流是泥沙运移的主要营力。当潮流的实际含沙量低于其挟沙能力时，可对海底继续侵蚀；当实际含沙量超过挟沙能力时，部分泥沙便发生堆积。在热带和亚热带海域，可有珊瑚礁海岸；在盐沼植物广布的海湾和潮滩上，可形成红树林海岸。生物的繁殖和新陈代谢，对海岸岩石有一定的分解和破坏作用。在不同的气候带，温度、降水、蒸发、风速不同，海岸风化作用的形式和强度各异，使海岸地貌具有一定的地带性。
根据海岸地貌的基本特征，可分为海岸侵蚀地貌和海岸堆积地貌两大类。侵蚀地貌是岩石海岸在波浪、潮流等不断侵蚀下所形成的各种地貌，主要有海蚀洞、海蚀崖、海蚀平台、海蚀柱等。这类地貌又因海岸物质的组成不同，被侵蚀的速度及地貌发育的程度也有差异。堆积地貌是近岸物质在波浪、潮流和风的搬运下，沉积形成的各种地貌。按堆积体形态与海岸的关系及其成因，可分为毗连地貌、自由地貌、封闭地貌、环绕地貌和隔岸地貌。按海岸的物质组成及其形态，可分为沙砾质海岸、淤泥质海岸、三角洲海岸、生物海岸等。
世界海岸线长约44万千米。中国海岸线长1.8万余千米，岛屿岸线1.4万余千米。海岸带蕴藏有极为丰富的矿产、生物、能源、土地等自然资源，是人类活动的重要地区，这里遍布工业城市和海港，不仅是国防前哨，而且是海陆交通的枢纽、经济发展的重要基地。进行海岸地貌的研究，掌握海麻斑海豹岸的演变过程，预测海岸的变化趋势，对港口建设、围垦、养殖、旅游和海岸能源等自然资源的合理开发利用，有着十分重要的意义。
D. 海岸地貌
海岸地貌，是海洋海浪作用形成的特有地貌类型，即沿基本相同的海拔高度产生一定内宽容度的带状地貌特征，也就是在向海一侧形成一系列海蚀崖及海浪作用带的特有堆积物，在背海向陆一侧存在缓坡状地貌特征。沿海岸带岩石裸露也是海岸带特征之一。而这一特征在火星的赤道附近确实存在，如深海火山、浅海火山及特有的陨击坑等（图1-1、1-2、1-3、1-4；4-1）。
E. 流水地貌与海岸地貌的区别
流水地貌复
地表流水在陆地上制是塑造地貌最重要的外动力。它在流动过程中，不仅能侵蚀地面，形成各种侵蚀地貌（如冲沟和河谷），而且把侵蚀的物质，经搬运后堆积起来，形成各种堆积地貌（如冲积平原），这些侵蚀地貌和堆积地貌，统称为流水地貌。流水地貌及其堆积物的研究，对于水利、工程建筑、道路桥梁建设、农田基本建设、河运航道等均有重要意义。
海岸地貌
海岸在构造运动、海水动力、生物作用和气候因素等共同作用下所形成的各种地貌的总称。第四纪时期冰期和间冰期的更迭，引起海平面大幅度的升降和海进、海退，导致海岸处于不断的变化之中。距今6000～7000年前，海平面上升到相当于现代海平面的高度，构成现代海岸的基本轮廓，形成了各种海岸地貌。
F. 海岸地貌的研究意义
世界海岸线长约44万公里，中国海岸线长达18000余公里，岛屿岸线为14000余公里。在漫长的海版岸带蕴藏有极为权丰富的矿产、生物、能源、土地等自然资源。自古以来，海岸带是人类活动的地区，这里遍布工业城市和海港，不仅是国防前哨，而且是海陆交通的枢纽、经济发展的重要基地。因此，从事海岸地貌的研究，掌握海岸的演变过程，预测海岸的变化趋势，对港口建设、围垦、养殖、旅游和海岸能源等自然资源的合理开发利用，都有着十分重要的意义。
G. 海岸地貌是怎样的
你到过海边吗？当你感受清新的空气、享受舒适的海水浴时，是否也被海岸的风光所吸引呢？
海岸是邻接海洋边缘的陆地。也就是说，海岸是我们观海时，当时海水边的那一带陆地。地貌学上的海岸就不同了，它是指现在海陆之间正在相互作用着和过去曾经相互作用过的地方。
地理学家把海岸简单地划分为两种类型：一类是由非海洋因素所形成的海岸；另一类则主要由波浪和海流的作用形成。
许多海岸的形状是陆地上的流水作用造成的。由于侵蚀作用，河流在流入海洋时，切出了河谷。这些河谷尽管现在被海水淹没，但形状却大致保持了下来。
河流挟带沉积物经过漫长地质历史时期的沉积，可以生成弧状或鸟足状的三角洲或者连绵的沉积平原，潮起潮落，留下无数五彩斑斓的贝类。
冰川也有助于海岸的形成。冰期时大冰川的覆盖与切割会在地表留下冰川作用的痕迹。一些称为峡湾的深谷就是冰川在海平面以下的地方切出来的。冰川消退后，海水淹没了这些深谷，形成峡湾。
火山作用也能形成海岸。在夏威夷群岛和日本、东印度群岛等地有明显的例证。
上面说的这些海岸都是由非海洋因素形成的，而波浪和海流形成的海岸更是鬼斧神工。海的破坏性作用叫海蚀作用。海蚀作用会形成高度大致相同、断续分布的洞穴。这些洞穴或大或小，高低错落，宛如海岸上跳动的音符，当海风掠过时会发出呜呜声音，相互唱和。这些洞穴在波浪的长期作用下，不断加深和扩大，顶部崖岩悬空，以致在重力作用下崩塌，这样就会形成陡崖。站在崖上看千帆点点，波澜壮阔，使人心旷神怡。
最让人叹为观止的，还是一些洞穴在相向波浪的强烈作用下被蚀穿相互贯通，形成拱门状的地形。以后在海岸看见一些天然的石拱桥，可不要太惊奇哦！
海洋沉积下来的物质，通常使海岸线变得较为平直。例如美国德克萨斯州的外海海岸，便是沙滩沉积作用造成的。但沉积作用也可以造成海岸的曲折，特别是在比较严直的海岸上伸出来的地方更为明显。沙嘴可能是在两个相邻的涡流中间夹着一个静水带的地方形成的，由海流搬运的沉积物被带进静水区就会沉积下来。
在热带海洋的沿岸地带，各种造礁生物如石珊瑚、石灰质藻类、水螅虫类和苔藓虫类在海岸形成中也起着积极作用，它们从海水中吸收石灰，并以之建造自己的骨骼。在珊瑚和藻类死亡或者它们被波浪和激浪击碎以及破碎产物后来被胶结的过程中，由这些骨骼形成块状岩——珊瑚灰岩或礁灰岩，形成了特有的海岸线。
美丽的海岸地貌风光千姿百态，是大自然的杰作，也是一道独特的风景线。
H. 海岸地貌的类型及特点
海岸地貌是海岸在构造运动 、海水动力、生物作用和气候因素等共同作用下所形成的各种地貌的总称.第四纪时期冰期和间冰期的更迭,引起海平面大幅度的升降和海进、海退,导致海岸处于不断的变化之中.距今6000～7000年前,海平面上升到相当于现代海平面的高度,构成现代海岸的基本轮廓,形成了各种海岸地貌.
在海岸地貌的塑造过程中,构造运动奠定了基础.在这基础上,波浪作用、潮汐作用、生物作用及气候因素等塑造出众多复杂的海岸形态.波浪作用是塑造海岸地貌最活跃的动力因素.近岸波浪具有巨大的能量,据理论计算,1米波高、8秒周期的波浪,每秒传递在绵延1千米海岸上的能量为8×106焦耳.海岸在海浪作用下不断地被侵蚀,发育着各种海蚀地貌.被海浪侵蚀的碎屑物质由沿岸流携带,输入波能较弱的地段堆积,塑造出多种堆积地貌.潮流是泥沙运移的主要营力.当潮流的实际含沙量低于其挟沙能力时,可对海底继续侵蚀；当实际含沙量超过挟沙能力时,部分泥沙便发生堆积.在热带和亚热带海域,可有珊瑚礁海岸；在盐沼植物广布的海湾和潮滩上,可形成红树林海岸.生物的繁殖和新陈代谢,对海岸岩石有一定的分解和破坏作用.在不同的气候带,温度、降水、蒸发、风速不同,海岸风化作用的形式和强度各异,使海岸地貌具有一定的地带性.
根据海岸地貌的基本特征,可分为海岸侵蚀地貌和海岸堆积地貌两大类.侵蚀地貌是岩石海岸在波浪、潮流等不断侵蚀下所形成的各种地貌,主要有海蚀洞、海蚀崖、海蚀平台、海蚀柱等.这类地貌又因海岸物质的组成不同,被侵蚀的速度及地貌发育的程度也有差异.堆积地貌是近岸物质在波浪、潮流和风的搬运下,沉积形成的各种地貌.按堆积体形态与海岸的关系及其成因,可分为毗连地貌、自由地貌、封闭地貌、环绕地貌和隔岸地貌.按海岸的物质组成及其形态,可分为沙砾质海岸、淤泥质海岸、三角洲海岸、生物海岸等.
I. 海岸地貌解译
利用遥感图像对海岸地貌及海底地貌的研究具有良好的效果。由海岸侵蚀作用而产生的侵蚀地貌及海岸堆积地貌等，均可利用遥感图像进行判断。当海侵时，形成的海蚀崖、海蚀水下平台以及海蚀柱等微地貌，都可以从大比例尺遥感图像上清楚地观察到。根据海侵时被淹没的河谷、道路和村庄，可以勾画出海侵的范围。海退时，在遥感图像上则可看到古老的海岸线，表现为海蚀阶地和比海水面高得多的沿岸堤。
处于海陆交接部位的海岸带，是地表物质和能量交换最复杂、地貌动态变化最迅速的地带。利用遥感图像，特别是定期重复记录的卫星遥感信息，对于分析海岸带的地貌特征及其动态变化规律，都具有重要的意义 ( 图版 5) 。
平原海岸的岸线平直，陆上和水下地形平缓。在平坦的沙质海岸，海滩在图像上呈浅色调沿水边线状展布，在海滩上段激浪带上往往形成滨岸沙堤。有的滨岸堤由砾石、砂砾或贝壳组成，在像片上均呈亮的线状影像。滨岸堤向海一侧的坡度陡于向陆一侧，在大比例尺像片上能看出暗线状的阴影。在几条滨岸堤之间的沼泽洼地或潟湖，呈深色调，与滨岸堤的明亮色调成鲜明的对照。图版 6 是在天津至塘沽间的渤海湾沿岸图像，其上均有贝壳堤呈断续的直线形或弧线形展布，有些岸段有三四条不同时期的古贝壳堤，它们是古岸线变迁的有力证据。有时根据像片上色调、微地貌结构、植被以及耕地图形的差异，也可间接推断沿海平原古岸线的变迁。
港湾海岸为岬角和海湾相连的基岩海岸或砂砾质海岸，在航空像片上可以观察到曲折的海岸线展布着海蚀崖、海蚀柱、海滩、沙堤、离岸堤、潟湖、沙嘴、沙坝等一系列海蚀和海积地貌类型。沙质海滩为海边色调均匀的白色亮带，滨岸沙堤、离岸堤和沙嘴亦呈白色。
海岸阶地是反映第四纪时期海岸升降和海面变化的重要依据。某些海岸往往有数级不同时代的海岸阶地。海岸阶地根据其高度、组成物质以及受侵蚀破坏程度的差异，在遥感图像上往往表现为不同的色调和影纹结构，从而可以区分多级海岸阶地。近岸水下地形和沉积物在图像上也有所反映，海蚀崖前方的海蚀台呈深灰色，其前缘的破浪带呈白色亮线( 图 6-6) 。
图 6-6 南方某地海岸阶地航片
J. 海岸工程地质条件
环胶州湾海岸区域工程地质条件受地形地貌、地层岩性、地质构造、水动力条件等因素的控制，不同地区上述诸因素存在着差异。详细研究近海不同地区的工程地质条件，对海岸带规划、工程地质环境适宜性、沿海工程建设和地质环境保护等方面均具有重要意义。
7.1.1 地形地貌
根据旁测声呐扫描、水深测量以及浅地层剖面资料，对青岛近海地貌体系特征进行了研究，按地貌成因将其划分为潮流地貌、潮汐河流复合地貌、海滩浪成地貌和人工地貌4个大单元。
(1)潮流地貌
潮流是半封闭海湾和开阔岸浪击面(一般水深20m)以下塑造海底地貌的主要营力，该现象在胶州湾表现明显。
胶州湾是一个半封闭的港湾，潮差大，波浪作用较弱，往复流成为控制湾内沉积作用的主要动力。湾口受基岩岬角地形的限制，口门狭窄，涨、落潮流在通过口门时，由于胶州湾口门的“狭管”效应，潮流加强了对底部的冲刷，使得湾口被侵蚀成沟槽。底部侵蚀的物质，在涨、落潮流的带动下，涨潮在湾内沉积，落潮在湾外堆积，形成涨、落潮流三角洲。在地貌形态上，湾口处为主潮道，向湾内呈分支状散开成为分支潮道，形成涨潮三角洲上的沟－脊相间地形，潮流沙脊为涨潮三角洲上的次级地貌形态。
(2)潮汐河流复合地貌
入湾河流多从西侧进入，且为源近流短的小河。主要河流为大沽河，每年输入湾内的泥沙达到959200t;其次为洋河，每年输沙量为258100t。海湾波浪作用很弱，浪高多小于0.5m;沉积物受到潮流的作用，大部分在河口发生沉积。大沽河入海的流量为27.74m3/s，洋河入海平均流量在1.78m3/s，总体约为30m3/s，与潮流作用相比河流的作用相对较小。胶州湾西部潮流平均流速小于20cm/s，湾顶平均潮差比湾口增大约30cm，计算该区平均潮差在300cm，最大潮差500cm，所以该区主要动力为潮汐作用。当落潮至平均低潮面位置时(图7.1)，大沽河河道突入到三角洲前缘;当高潮时，大沽河及洋河下部曲流河道在潮流的顶托作用下实际上成为一条潮道，具有双向潮流的特征。罗家营剖面可见明显的点坝和泥质潮上带，主要由粉砂与泥互层组成，含有丰富的植物碎屑，在烟台顶附近潮坪可见贝壳堤。根据以中沙为主的潮道内贝壳的14C年龄测定，大沽河河口湾形成于约8.24±0.12kaB.P.，大沽河口7.40～7.65m贝壳14C年龄为5.93±0.18kaB.P.，李家庄2.30m淤泥14C年龄为6.01±0.08kaB.P.，确定该相属于全新世中期高水位以来的沉积相。
图7.3 大沽河－洋河三角洲沉积相序
(3)海滩浪成地貌
胶州湾海滩海浪侵蚀地貌也较发育，海蚀平台、海蚀洞、海蚀崖是常见的海蚀地貌形态。海蚀崖底部多处于波浪作用之下，因组成物质不同，其形态也各异。湾内的断层海蚀崖分布在阴岛东北的东洋嘴—邵哥庄一带，该段海崖为NE－SW走向，岸线平直，断层面向东南倾，倾角60°左右，断层面除有浪蚀痕迹外，还有断层镜面和擦痕;海岸的东南侧，尚有从东北向西南分布的海蚀平台和海蚀柱等海蚀地貌形态。
(4)人工地貌
随着经济建设的蓬勃发展，胶州湾近海沿岸的开发日新月异。湾北部和西北部平原海岸区开辟了大规模的盐田，东部沿岸建设了许多工厂、海港。近几年来，黄岛也先后建筑了几座码头，并在近岸处建筑了各种防潮墙、防浪堤。胶州湾的许多岸段早已不再是自然海岸，而是人工海岸。
7.1.2 地层岩性
(1)地层及基岩类型
胶州湾内的地层有古生界胶南群邱官庄组，白垩系的青山组和莱阳组，此外还有燕山期的花岗岩。其中，古生界胶南群邱官庄组主要为中厚层的白云变粒岩和黑云变粒岩及浅粒岩，青山组和莱阳组主要以青山组中酸性火山岩和中基性火山岩为主。
岩石力学差异性主要受岩性本身、断裂构造及断层附近相应岩脉侵入的影响，造成各种岩性的岩石力学指标不同; 同时，岩性变化及构造的影响，导致岩石风化界面的差异性甚为明显，不同岩性的岩石风化层厚度相差巨大。上述差异性是工程建设中应重点考虑的主要工程地质问题之一。针对胶州湾的工程地质条件，以下几点应予考虑:
1) 岩石界线: 两种岩石的差异性可能导致承载力的不同，从而引起不均匀沉降。即使在力学性质较好的花岗岩区，如被无数条岩脉及断层切割成非完整的块体，其力学性质则会大大降低。
2) 脉岩带 ( 群) 的发育: 脉岩发育本身就代表着处于伸展构造带，在地下水的作用下，容易发生附近岩石的破碎和弱 ( 软) 化; 其次，岩脉自身岩性存在差异，特别是煌斑岩容易发生风化。故工程建设应尽量避开脉岩带。
3) 节理裂隙的发育: 易造成岩石软 ( 弱) 风化程度的差异。缓平的节理在水做润滑剂及建筑物重压下，如具有临空面，则可能发生滑裂。因此，工程建设时应考虑节理裂隙的发育情况。
4) 基底起伏: 在湾口存在海底地表的强烈切割、小型冲沟发育以及不同地段基岩埋深的差异性，因此当建筑物置于不同性质与厚度 ( 或埋深) 的地层上时，岩石地基存在较大的差异，将给工程带来不良的影响。
( 2) 底质类型
胶州湾区内表层沉积物底质类型可分为以下几大类型: 泥质砾、沙、粉沙质沙、泥质沙、沙质粉沙、砾质泥、含碎石结核砾质泥、沙质泥、粉沙、泥和黏土。其中，砂质粗粒沉积主要分布在大沽河、洋河河口附近，主潮道及分支潮道，涨、落潮流三角洲潮流沙脊以及大福岛南部残留沉积区; 粉沙及泥质细粒沉积主要分布在潮下带水动力条件较弱的区域。研究区沉积体系划分为大沽河 － 洋河潮汐河流复合三角洲、湾口两侧涨落潮流三角洲以及波浪作用下的海滩沉积体系。
( 3) 第四系厚度
调查发现，胶州湾内的沉积物大致与海岸平行分布。在 “V”形的底部是沉积中心，沉积物较为集中，湾内厚度变化很大，自 0m 至 52m 变化，平均厚度 21m。湾口附近缺失松散沉积物，向两侧逐渐增厚。在胶州湾西侧，岸边附近沉积物厚度一般小于 10m，向湾中心沉积物厚度逐渐缓慢增厚，中心厚度稳定，均在 25m 左右。在湾东岸，根据已有的资料显示，沉积物厚度变化剧烈，自基岩海岸处 0m 厚迅速增加至 25m，且在马蹄礁以北有两个较厚的沉积中心，最厚处为 40 ～ 45m。在湾口以北 36°05'纬线附近，沉积厚度呈EW 向迅速变化，从湾口的 5m 左右迅速变为 25 ～ 40m。全新世以来的海相沉积层的厚度在胶州湾内最大约 10m，位置处于 36°05' ～36°08'和 120°09' ～120°17'之间，总体近 EW向展布。其余地方的沉积物厚度约为 5m。自 36°05'以南至 120°19'之间的湾口位置，沉积物厚度基本为 0m。湾外主潮流通道处沉积厚度也较薄，根据钻孔资料分析沉积厚度小于2m。向落潮流三角洲方向，沉积厚度逐渐增厚，在 36°及 120°30'位置厚度达到 10m。
7.1.3 地质构造
海岸带主要以基岩断裂构造为主，褶皱构造不发育。断裂构造以 NE、NNE 向和 NW向3组断裂为主要构造线，它们控制了区域地貌特征和地层空间分布。其中，对工程地质环境有一定影响的断裂主要是通过陆上露头或海上浅地层剖面探测或调查推断的断裂。区内有重要影响的沧口断裂宽度为50～100m，走向40°，倾向310°，倾角70°，控制莱阳群、青山群沉积及崂山超单元的分布;带内发育碎裂岩、粉碎岩及糜棱岩。第四系覆盖严重，胶州湾内下降盘第四系厚度大。
7.1.4 水深及水动力条件
湾内地形总趋势是西北浅、东南深，海底地势自北向南倾斜，湾内平均水深约7m，湾口附近水深较深，最大水深为64m;湾口以外地势较为平坦，平均水深约为20m。
该区潮流属于正规半日潮流，涨潮历时1～2h，运动方式为往复流，潮流流速从湾口至湾顶逐渐递减，湾口的团岛断面流速为150～160cm/s，湾中部为70～80cm/s，湾顶部小于50cm/s。胶州湾的波浪主要有两种:一是外海产生的涌浪，涌浪为E—SW向，以SE向的涌浪最多，年频率为26%;二是湾内本身产生的风浪，NW向的风浪最多，年频率为10%。波浪自湾口向湾内传播时波高逐渐减小，湾内年平均波高一般不超过0.5m;胶州湾口中心50年一遇波要素H1/10大波平均波高为318cm。
7.1.5 潜在地质灾害
从空间分布上将地质灾害划分为推断断层、不规则基岩面、地震、埋藏古河道、埋藏谷、潮沟、陡坎及沙波。构造、深层控制引起的地质灾害有断层、不规则基岩面和地震;处于海底浅层范围的灾害现象有埋藏古河道、埋藏谷及冲沟;海底表层因水动力条件的不同引起的微地貌现象有潮沟、陡坎和沙波;水动力条件强烈引起的滨岸及海岸变迁有海岸侵蚀及海水入侵。
7.1.6 岩土物理力学参数
岩土物理力学参数参考海湾大桥工程地质勘察相关资料，工程地质特征主要表现为岩土力学性质的差异以及淤泥质软土的土体物理力学性质。