基于Burger’s 蠕變模型的采礦車行駛海底稀軟底質下陷研究

趙化淋，孫永福，賈超，衛如春，鄧浩，吳滔

1. 山東大學海洋研究院，青島 266237

2. 山東大學海洋地質與工程研究所，青島 266237

3. 國家深海基地管理中心，青島 266237

隨著對深海的不斷探索，豐富的海洋礦產資源成為科學家關注的重點。遍布于各大洋底的多金屬結核是錳、銅、鎳、鈷等多種金屬的重要來源，研究表明其具有巨大的儲量規模和經濟價值[1]。據統計，全球大洋約15%的面積被多金屬結核所覆蓋[2]，而太平洋C-C 區、西北太平洋海山盆地、中印度洋海盆等多金屬結核富集區大多賦存于低承載力與抗剪強度的稀軟底質中[3-5]。伴隨著南海海洋勘探深入，我國在南海多個海域發現了多金屬結核成礦區，大量陸源物質進入海洋也為南海北部邊緣海結核提供了豐富的成礦物質來源，便于南海邊緣海結核的快速生長成礦，作為極具潛力的海洋礦產資源，南海北部多金屬結核成礦區成為試驗目標靶區，是目前國內深水資源勘探、開發的重點區域[6]。但鐵錳結核主要分布在海底有松軟沉積物的表面或者向下幾厘米的表層沉積物中，開采起來較為困難[7]。深海采礦車是實現深海礦產資源開采的重要環節，由于深海沉積物不同于陸地底質，是一種具有高含水率、高液限、高塑性、大孔隙比、低強度等特性的特殊稀軟底質[8]，在采礦作業中，深海稀軟底質的物理力學特性極易影響采礦車行走的穩定性，較低的承載力會使得采礦車具有下陷的風險，導致采礦車不能行走或者喪失采礦功能，嚴重時可能會使整個采礦系統癱瘓。……