常剪应力路径下含气砂土的三轴试验

天然气水合物完全分解时,产生的气体使得能源土孔隙压力急速增加,有效应力减小,进而引起土体液化破坏。此时深海能源土斜坡的应力状态与静力液化失稳过程可简化为含气土在常剪应力排水(或不排水)应力路径下的破坏问题。以此为背景,提出了制备含气砂土试样的改进充气管法,并开展了含气砂土的常剪应力路径三轴试验。22组试验结果表明:同一孔隙比的含气密砂在不同围压与常剪应力下具有相同的失稳线;含气砂土试样失稳时的应力比和体变均随初始相对密实度的增大而增大;含气密砂在常剪应力路径下饱和度对失稳特征影响的规律性在排水与不排水条件下均不明显,但在不排水条件下含气砂土的孔压(或体变)对变形的敏感性降低;含气密砂在常剪应力路径到达失稳点之后,排水条件下是瞬变的液化鼓胀破坏,不排水条件下是渐变的剪切破坏。

含气砂不排水单调及循环剪切特性研究

通过“水气置换法”制备了重塑含气砂土,开展了一系列固结不排水剪切试验,对比了饱和砂与含气砂在不同固结条件下的单调及循环剪切特性。试验结果表明:正常固结条件下,含气砂抗剪强度随含气量的增加而增大,表现出更为显著的剪胀特性和应变硬化趋势,其临界状态应力比相较于饱和砂有所增大。对于超固结砂土,其抗剪强度随含气量的增加而减小,此时气体的存在减弱了土体强度随超固结比的增长趋势;同时,含气砂动强度随超固结比的提高而下降。

杭州湾浅层储气砂土的持水特征曲线试验研究

利用GDS三轴系统4D应力路径模块,进行了不同围压下含浅层生物气非饱和砂土的持水特征试验。分析不同围压对持水特征曲线形态的影响。结果表明,随着围压的施加与增大,非饱和砂土持水能力逐渐减弱。应用所得持水特征曲线进行含浅层气砂土中气藏压力状态的分析预测,结果表明,使用无围压下持水特征曲线进行预测是偏于安全的。

浅层气地层对地铁隧道稳定性影响模型试验研究

根据杭州地区地下浅层气的分布规律和赋存特点,结合杭州地铁工程,设计了一套模型试验系统。借助物理模型试验,研究了浅层含气土层中气体释放和再回聚对地铁隧道受力稳定性的影响。试验结果表明,在含浅层气地层中穿过的地铁隧道,土中气体的释放和再回聚会使隧道产生附加变形与附加内力;气体变化过程对隧道管片截面相对变形和内力的影响较弱,而对隧道整体变形则具有显著影响;气体释放后的再回聚过程对隧道结构变形和内力的影响明显小于前期的气体释放过程。处于含浅层气地层区域的地铁隧道,应将隧道的整体稳定性作为控制重点,并且施工前,宜将地层中气体进行超前有控排放,以减弱后期给地铁工程带来的不利影响。

应用持水特征曲线预测浅层气藏压力

利用GDS三轴系统4D应力路径模块进行了不同围压下含浅层生物气非饱和砂土的持水特征试验。分析不同围压对持水特征曲线形态的影响。结果表明随着围压的施加与增大,非饱和砂土持水能力逐渐减弱。应用所得持水特征曲线进行含浅层气砂土中气藏压力状态的分析预测,结果表明使用无围压下持水特征曲线进行预测是偏于安全的。