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1、新奥尔良地区的地质情况和运河堤坝故障约瑟夫b邓巴 ， 路易斯d布里奇摘要： 新奥尔良地区的地质历史显著影响堤坝下面地基土的工程性质。从溃堤收集的地质和工程数据可以确定一个空间复杂的地貌景观，全新世海平面上升引起的，横向沉积环境的变化，密西西比河三角洲叶的发展，以及分流河道与三角洲有关的发展。新奥尔良主要是下更新世表面覆盖的细粒土、海湾或河口的浅海沉积物，海湾地区沙质海滩，湖泊地区的内河支流以及沼泽地环境。这些环境定义在全新世和新奥尔良地区的历史，包括故障下的坝堤基础领域。滩脊的一个障碍存在于地下沿着庞恰特雷恩湖的南岸，这阻止了用河成三角洲沉积物填满湖。这个吹填的海滩影响泥沙沉积的推进分流通道的
2、供应和质地以及影响这些土壤的工程性质。比起在伦敦大道运河故障区的那些土来说，17街运河底下故障区域的沼泽土要厚的多，这是因为海滩的复杂影响和处在工业运河区域的最厚部分。此外，历史上在新奥尔良地区的人类活动造成了空间复杂性以及影响了地基土的工程性质。这些人类活动包括倒水系统和导航运河的建筑、地下水开采、庞恰特雷恩湖前的水力充填以及防止洪水的河堤坝建设。人类活动以及这一地区的地质背景和沉降要为受卡特里娜飓风影响的独特景观复杂。工业部：10.1061/（ASCE）1090-0241（2008）134:5（566）CE数据库主题词：地质情况；路易斯安那州；堤坝；密西西比河；洪水；基础；故障；前言： 本
3、文的重点是伦敦大道17街堤坝故障区的地质情况以及内港导航运河（IHNC）。发生在这三条运河的这六条支流以及一个泥土堤坝的故障要为新奥尔良大都市在卡特里娜飓风期间发生的大规模洪水负责。IHNC地区的堤坝在飓风前是高出风浪的，而堤坝出故障的伦敦大道17街运河没有越。本文将回顾新奥尔良地区的地质和地质历史以及地面表层和浅层地下沉积物的环境，并且包括这些不同岩石地层单元大体的工程性质。其次，集中在这些不同的堤坝故障区的地质证据将会经过检查用来帮助确定不同的机制对这些故障负的责任，本文将会对发生在2005年8月29日卡特里飓风期间的堤坝故障进行的随后讨论和工程评估提供背景资料。自然地理和设置：新奥尔良市
4、位于新奥良教区，沿东部的密西西比河三角洲平原。辽阔的自然堤坝和密西西比河相连，河口三角洲是这一地区最显著的地质水文特征（图一），地面海拔大体上接近海平面，变化范围大约是沿着密西西比河的波峰在海平面以上25英尺，河坝在北部的大部分地区是低于海平面的。二战之后，城市大规模的低洼地区，为满足城市扩张和人口增长而牺牲了柏树沼泽。连续抽取地下水和排水，以后这些沼泽和干燥的湿地土壤降低了地面使其低于海平面，这对于一个城市来说是很重要的。环绕城市的堤坝以及不断的抽取地下水是为了不让海湾水进入新奥尔良市。研究地质学家,岩土工程和结构实验室, 工程研究和开发中心,美国陆军工程兵工程师,维克斯堡,39180 -
5、6199。电子邮件:Joseph.B.Dunbar erdc.usace.army.mil 2地质学家,美国陆军工程兵团,新奥尔良,新奥尔良,洛杉矶70160。电子邮件:Louis.D.Britschmvn02.usace army.mil 。请注意直到2008年10月1日开放讨论。单独讨论必须提交个人论文。延长截止日期一个月,必须提交书面请求评估管理。本文的手稿提交审查和pos-sible出版7月18日,2007;2008年1月23日批准。这是岩土与Geoenvironmental杂志的5号工程卷2008年5月1日。陈纯ISSN 1090 - 0241 / 2008/5 - 566 - 58
6、2 / 25.00美元。图一、新奥尔良地区的地质表现出不同的表面沉积环境的界限地图地质历史： 回顾路易斯安那州的地质历史，为了更好地理解运河堤坝故障区的地质历史。这段历史被用于在过去50年密西西比河的三角洲平原打成千上万的工程钻孔，成千上万的放射性碳测定年代始于有机三角洲沉积物，以及该地区无数的地质研究（科尔布和范Lopik 1958 a,b;科尔布1958;科尔布et al . 1975;科尔布好1982;弗雷泽1967;好1982、1967、1977、1994。1984;Britsch和邓巴1990;Autin et al . 1991;邓巴et al1994年,1995年）。为支持许多民
7、用工程结构和基础，在过去的50年里大新奥尔良地区已经打了超过10000个钻孔了。枯燥的数据定义了一个复杂的地质情况，不同的部分变化由密西西比河三角洲在全新世期间形成。（图二）。冰川覆盖的北美大陆是1500年前形成的，海平面比现代大概低了350英尺，墨西哥海岸线比现代向外相当远以前的密西西比河及其支流根深蒂固到海平面并且形成了一个广阔的冲积平原（图2），大约以霍马附件的防御工事为轴25英尺宽、新奥尔良西南西南45英里宽（科尔布等人，1975年）。全球变暖和冰川融化引起海平面上升，4000到6000年之前开始逐渐稳定，比现代低了大概10到15英尺。海平面上升淹没了祖先的密西西比河的河网并且造成了大
8、量的河川沉积物进入宽谷，作为现代的礼物，当海平面上升稳定，三角洲平原开始形成，但是比现在的稍微低一点，路易斯安那州沿海是已建立了向海的河流沉积的密西西比河基准的众多但一般短暂的三角洲系统的产物（图2）。图2：地图显示密西西比河及其一般年代弗雷泽1967年的全新世大三角洲的限制？; 1994年索西耶？由虚线所示的掩埋密西西比河流域冲积近似的限制。 随后这些增量被沿海海倾过程修改了。在过去的7000年，五大洲及其附体已经建立了临海位置，这些增量的相对年龄被用放射性碳年代测定法在这些沉积物系统里很好的测定（科布尔和van Lopik 1958;弗雷泽 1958）。每个三角洲复杂的系统包含了几个主要分
9、流渠道和众多小渠道形式向海推进作用和短暂的三角洲页。新奥尔良地区发展的第一个主要三角洲是圣伯纳德发生的系统。密西西比河现在穿过新奥尔良地区的路线是这三角洲形成的。主要圣伯纳分流河道是河口DES Familles-巴拉塔里亚和沼梅泰里Gentilly-泥鳅系统（图1）。在河口DES Familles-巴拉塔里亚从右侧下降或西岸南至因密西西比河，是活跃的大约2,000-3,400目前年之前，而河口梅泰里，Gentilly-泥鳅场位于密西西比河以北，是目前活跃前约2,000-700年(弗雷泽 1967)。这些分流系统在新奥尔良地区fluvial-deltaic沉积物迅速充满了沿海水线。漫滩从这些活跃
10、的分流渠道已形成沉积，成熟的自然过渡到内陆沼泽的堤坝和低洼的沼泽环境（工作进展管理1937）。部分密西西比河流量继续穿过新奥尔良到达遗弃的三角洲，该州三角洲复杂时由于唐纳森南部延伸城镇。大约500年前密西西比河放弃该州系统目前的路线。历史建筑预防的堤坝使这条河寻求不同的海湾和较短的路线。活跃的三角洲经济增长发生在密西西比河的河口和洪水转向阿查法拉亚河的河口。地质构造全新世沉积物基本是新奥尔良大海的一部分第四纪沉积物，向南轻轻倾斜大约3英尺，填补了墨西哥湾盆地。地质结构在此沉积棱镜刺穿盐琼顶和增长的缺点（图3）。在新奥尔良地区下不存在盐琼顶(华莱士1966；科布尔et al.1975；斯尼德和M
11、cCulloh 1984）。已知埋故障的位置主要是基于石油钻井和地震数据。这些故障都没有构造活动。相反，它们都涉及到沉积装载在海湾松散沉积物压实墨西哥盆地。库伯等到晚更新世沉积的综合性研究(1975年)。 在新奥尔良的城市之下地区没有发现任何断裂。他们的研究只确定了一个附近晚更新世的错，这是我市在庞恰特雷恩湖的北部（图4）。这种故障的识别密切的基础上间隔钻井和地震数据。随后的地质填图，根据来自东北部的枯燥和工程数据由邓巴等人的三角洲平原。（1994年，1995年）,未能在地下发现任何浅全新世故障。 然而，再往南，由Britsch邓巴（1993年土地损失映射，2005年）在“现代三角洲”区域标识
12、多家定义在历史悠久的土地损失线性趋势中空间相关底层更新世断裂构造。识别错误的软新世沉积物很难，因为这些沉积物往往是扭曲而不是剪切。高分辨率地震资料结合密度，需要确定全新世存在不足，和它们的运动是否与底层更新世断层结构相关联。美国陆军工程师兵团地质学家在过去的三十年负责的路易斯安那州的土地流失和地质测绘研究（USACE）包括了寻找全新世软三角洲基准-断层，包括在沿海平原同位素年龄测定有机沉积物的沉降率。基于辐射的沉降数据将包含全新世断层发生的相关移动。沿海沉降率高的平原通常对应于厚全新世三角洲地区，填补地区存在的广泛的具有历史意义的土地利用活动。下一节将在沉降数据中更详细地讨论。作者在集中研究运
13、河溃堤无聊和地层的证据收集和评估，在这些地方没有发现断层作用的证据。地质和工程聚集在这些网站上显示其他证据负责这些失败并且可以很容易的解释普通的溃堤原因（IPET2006）。沉降和结算 沿海路易斯安那州湿地的消失是其中美国最为严重的。历史率一直高达42英里2次/年在60年代中期和大约25英里2/1983年之间和2001年（英国邓巴1993年，2005年）由于Hurri-的手杖卡特里娜和丽塔，2005年分别为超过200根据时代花絮（10月11日MI2次/年，2006年）在密西西比河三角洲平原湿地的消失是由于多种因素，包括波和侵蚀风暴潮，全球海平面上升，墨西哥盆地海湾甘南加载，局部沉陷由于全新世三
14、角洲的压实与合并沉积物，石油和地下水开采，沿qua-运动三元故障，底层侏罗系盐层移动，刺穿盐丘，并造成影响的运动人类活动。沿海路易斯安那州的人类活动都得到了广泛而包括建设防洪堤，防洪建设，引水建筑物，导航和石油运河清淤，盐，硫的采矿和石油井抽水，并且脱水和低洼沿海地区平原地区以支持低抽端口农业和城市的发展。沉降海岸路易斯安那州和新奥尔良地区既包括海平面上升和陆地表面的普遍降低昼夜温差的原因同的上市较早的自然和人为的机制。 进一步到湿地减少的贡献一直是密西西比河的历史局限到一个固定的课程，由大堤建设和银行稳定，这阻碍了河流到达前的前端部分输送沉积物漫滩和年度洪水期间其他低洼地区，并通过creva
15、ssing创造新的陆地区域，渠道avul-锡永，并形成新的增量。 在新奥尔良地区，地面沉降已经严重的，到期很大程度上沼泽的历史脱水和沼泽土壤和由于缺乏新的沉积物被导入低从大堤约束漫滩低洼地区。 另一个当地下陷的贡献是解决相关建设活动，其中压实和基础的巩固和工程改造路基土从增加的重量会发生结构。目前，短期在新塌陷的估计新奥尔良地区约有5毫米/年（迪克森等人. 2006;伯克特等人.2003)在新的长期沉降地质预测奥尔良面积的基础上，辐射和碳142 (C-14)约会埋藏泥炭和有机沉积物，定义常规背景地上率约0.5-1英尺/世纪，或约1.5至3毫米/年(基于未公开的新奥尔良区C-14的数据) 在新奥
16、尔良地区长期沉降速率近3-4从地缘确定的时间比背景率跨越几千年的时间框架逻辑的时间尺度。图3. 在新奥尔良地区附近断层和构造图（从1966年华莱士与许可转载）故障大势所趋平行于海岸，都在靠海的一边下降盘。图4. 新奥尔良地区地质.广义框图显示堆积沉积环境在地下(科尔布和1982年索西耶)更新世表面是55-80英尺深，被氧化，因为暴露和风化，当海平面近350英尺下15000年前。 新奥尔良地区较高的历史性沉降率的一个潜在原因是20世纪运河排水系统的建设和为适应增加的土地开发和人口增长的有机土壤的脱水。通过建筑表面排水的排水渠道和排水造成地下水位降低已经造成土壤体积的净减少和有机沉积物脱水的氧化，以及穿过整个城市的表面海拔的的总体的下降。一份基于URS的研究（2006）发现这个城市的部分沉降的最大值介于8到10英尺。在过去100年历史海拔降低的最高值在厚厚的沼泽和沼泽
