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Drucker-Prager Elasto-Plastic Constitutive Model for Methane Hydrate-Bearing Sediment 被引量:2
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作者 孙翔 郭晓霞 +1 位作者 邵龙潭 李洋辉 《Transactions of Tianjin University》 EI CAS 2016年第5期441-450,共10页
A constitutive model for methane hydrate-bearing sediment(MHBS)is essential for the analysis of mechanical response of MHBS to the change of hydrate saturation caused by gas extraction. A new elasto-plastic constituti... A constitutive model for methane hydrate-bearing sediment(MHBS)is essential for the analysis of mechanical response of MHBS to the change of hydrate saturation caused by gas extraction. A new elasto-plastic constitutive model is built in order to simulate the mechanical behavior of MHBS in this paper. This model represents more significant mechanical properties of MHBS such as bonding, higher stiffness, softening and stress-strain nonlinear relationship. The bonding behavior can be described by use of a parameter related to mechanical hydrate saturation. Higher stiffness can be modeled by the introduction of hydrate saturation into traditional expression of soil stiffness. Softening can be controlled by a function describing the relationship between cohesion and bonding structure factor. Dilatancy can be estimated by establishing the relationship between the lateral strain and axial strain. Meanwhile, the hypothesis of isotropic expanding is applied to the calculation of the volumetric strain. The stress-strain curves under different hydrate saturation conditions predicted by the proposed model are in good agreement with the test data. All the coefficients can be easily obtained by the triaxial test of MHBS. 展开更多
关键词 CONSTITUTIVE model methane hydrate-bearing sediment yield surface bonding
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Three-dimensional DEM investigation of the stress-dilatancy relation of grain-cementing type methane hydrate-bearing sediment
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作者 An Zhang Mingjing Jiang Wenhao Du 《Petroleum》 CSCD 2021年第4期477-484,共8页
In this study,the Discrete Element Method(DEM)was employed to investigate numerically the effects of hydrate cementation and intermediate principal stress on the stress-dilatancy relation of graincementing type methan... In this study,the Discrete Element Method(DEM)was employed to investigate numerically the effects of hydrate cementation and intermediate principal stress on the stress-dilatancy relation of graincementing type methane hydrate-bearing sediment(MHBS)by conducting a series of conventional and true triaxial tests.A novel 3D thermo-hydro-mechanical-chemical(THMC)contact model for MHBS was employed.The numerical results show that with increasing hydrate saturation and back pressure,or decreasing confining pressure,temperature and salinity,the stress-dilation relation of grain-cementing type MHBS evolves from dilation-dominant to bond-dominant.For the clean sand samples,the relationship between the normalized stress ratio h/Mcr and the dilatancy rate d is close under different intermediate principal stress coefficients.However,for the MHBS samples,this relationship is still affected by the intermediate principal stress coefficient b,due to the effect of hydrate cementation. 展开更多
关键词 Stress-dilatancy CEMENTATION methane hydrate bearing sediment Discrete element method Intermediate principal stress
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三轴剪切条件下胶结型深海能源土应变局部化离散元模拟分析 被引量:2
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作者 王思远 蒋明镜 +1 位作者 李承超 张旭东 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期3307-3317,3338,共12页
天然气水合物(后简称为“水合物”)开采期间会导致其储层的变形和破坏,继而引发一系列的工程问题。为实现水合物安全有效的开采,需要对其赋存条件下的水合物沉积物(后称为“能源土”)的剪切变形特性进行相应研究。采用温-压-力-化胶结... 天然气水合物(后简称为“水合物”)开采期间会导致其储层的变形和破坏,继而引发一系列的工程问题。为实现水合物安全有效的开采,需要对其赋存条件下的水合物沉积物(后称为“能源土”)的剪切变形特性进行相应研究。采用温-压-力-化胶结接触模型用以考虑水合物的胶结效应和对赋存环境温度压力的敏感性。此外,柔性边界被应用于离散元模拟的三轴剪切试验,用以保证剪切带的充分演化。通过考虑局部变形、孔隙率、平均纯转动率、胶结破坏及组构各项异性等变量研究了剪切带的形成规律及其宏微观机制。结果表明:(1)在三轴剪切试验中所采用的柔性边界在有效模拟深海能源土的应力-应变及体变响应的同时保证了试样的自由变形。(2)剪切带在剪切初期应变硬化阶段已经开始萌发,并在应变软化阶段愈发明显。(3)剪切带内外宏微观参量例如颗粒转动、局部孔隙率变化等均表现出明显差异。(4)水合物胶结的存在对于其宿主砂土具有双重作用,一方面增强了其强度特性,另一方面作为剪切过程中的薄弱环节率先发生破坏促使剪切带的萌发。研究结果对于理解深海能源土变形中的细观演化机制具有参考价值。 展开更多
关键词 能源土 离散元法 应变局部化 宏细观机制
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含甲烷水合物松散沉积物的力学特性 被引量:24
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作者 李彦龙 刘昌岭 +2 位作者 刘乐乐 陈强 胡高伟 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期105-113,共9页
通过含甲烷水合物松散沉积物三轴测试,首次基于临界状态原理探讨水合物沉积物发生应变软化、硬化破坏形式的机制,重点分析各强度参数变化规律及其对破坏模式的敏感性。结果表明:三轴剪切试验过程中沉积物破坏模式受有效围压、水合物饱... 通过含甲烷水合物松散沉积物三轴测试,首次基于临界状态原理探讨水合物沉积物发生应变软化、硬化破坏形式的机制,重点分析各强度参数变化规律及其对破坏模式的敏感性。结果表明:三轴剪切试验过程中沉积物破坏模式受有效围压、水合物饱和度等因素共同控制;破坏模式对峰值强度、起始屈服强度、起始屈服模量、内聚力、内摩擦角等参数的影响较小;不同破坏模式条件下水合物沉积物切线模量、峰值剪切模量等参数变化规律完全不同,其计算模型须在不同破坏模式框架内分别分析,而不能忽略破坏模式的影响建立笼统的水合物沉积物强度参数计算模型。 展开更多
关键词 松散沉积物 甲烷水合物 三轴试验 应变软化 应变硬化
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一个深海能源土弹塑性本构模型 被引量:12
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作者 蒋明镜 刘俊 +1 位作者 周卫 奚邦禄 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1153-1158,共6页
天然气水合物赋存在低温高压环境中,会在土颗粒间形成胶结从而增大深海能源土抗剪强度。基于损伤力学理论,将结构性砂土本构模型推广应用于深海能源土分析中,模拟计算了三轴固结排水剪切试验,再根据应力-应变曲线关系定量反演初始屈服... 天然气水合物赋存在低温高压环境中,会在土颗粒间形成胶结从而增大深海能源土抗剪强度。基于损伤力学理论,将结构性砂土本构模型推广应用于深海能源土分析中,模拟计算了三轴固结排水剪切试验,再根据应力-应变曲线关系定量反演初始屈服系数与水合物饱和度之间的函数关系,并修正了原有的结构性砂土破损规律,建立了深海能源土弹塑性本构模型。另外,根据该模型模拟了另外一组深海能源土三轴剪切试验和等向固结压缩试验。计算结果表明:新建立的深海能源土本构模型可以有效模拟深海能源土剪切强度随水合物饱和度之间的增长关系;随着水合物饱和度的增加,三轴压缩试验中深海能源土峰值强度及割线模量(E_(50))逐渐增加,等向固结压缩试验中屈服强度增加,与试验结果有较好的一致性,表明了该模型的合理性。 展开更多
关键词 深海能源土 本构模型 水合物饱和度
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不同开采方法下深海能源土离散元模拟 被引量:3
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作者 蒋明镜 付昌 +2 位作者 贺洁 申志福 朱方园 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期639-647,共9页
天然气水合物以胶结及孔隙填充等形式存在于深海能源土中,开采时因其分解会劣化地层力学特性进而引发海底事故,使得人们对能源土开采过程进行中力学特性的变化愈发重视。在前期室内试验的基础上,将一个温度-水压-力学二维微观胶结模型... 天然气水合物以胶结及孔隙填充等形式存在于深海能源土中,开采时因其分解会劣化地层力学特性进而引发海底事故,使得人们对能源土开采过程进行中力学特性的变化愈发重视。在前期室内试验的基础上,将一个温度-水压-力学二维微观胶结模型引入离散元商业软件PFC2D中,通过对排气、排水性较好的土体进行升温及降压法开采进行数值模拟,并将模拟结果与相同条件下的室内试验结果对比,验证了该胶结模型的适用性。进一步分析了颗粒接触分布与颗粒平均纯转动率(averaged pure rotation rate,APR)在水合物分解时的变化情况。升温分解过程中随温度升高,颗粒总接触分布各向异性程度增大;胶结接触逐渐减少并始终保持主方向为水平方向,无胶结接触增多并始终保持主方向为竖直方向;APR值逐渐增大且正负值分布逐渐趋于集中。降压分解过程中随反(水)压降低,颗粒总接触由各向同性分布逐渐发展为主方向为竖直方向的各向异性,APR值较小且分布均匀;恢复反压后,试样进一步破坏,颗粒总接触各向异性更加明显,APR值增大且正负值呈集中分布。 展开更多
关键词 能源土(mhbs) 水合物 温度 反(水)压 宏微观力学特性
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含气水合物沉积物弹塑性损伤本构模型探讨 被引量:26
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作者 杨期君 赵春风 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期991-997,共7页
天然气水合物的开采会带来一系列的岩土工程问题,为了保障相关工程设施的安全,有必要建立一个合理的水合物沉积物本构模型。通过深入分析水合物沉积物力学特点,从颗粒间的作用机制出发,认为水合物沉积物的力学响应是沉积物中土体颗粒间... 天然气水合物的开采会带来一系列的岩土工程问题,为了保障相关工程设施的安全,有必要建立一个合理的水合物沉积物本构模型。通过深入分析水合物沉积物力学特点,从颗粒间的作用机制出发,认为水合物沉积物的力学响应是沉积物中土体颗粒间摩擦与水合物胶结二者共同作用的结果;考虑到摩擦与接触特性不同的力学机制,分别采用修正剑桥模型和弹性损伤模型对土体骨架及水合物胶结的应力-应变关系进行描述;通过假定水合物胶结的损伤演化规律,并认为在受力变形过程中二者的应变始终相等,初步建立了一个水合物沉积物的弹塑性损伤本构模型。不同水合物饱和度沉积物应力-应变曲线的模型预测结果与室内三轴排水试验结果吻合良好,表明了所建模型的可行性和合理性。 展开更多
关键词 含气水合物沉积物 修正剑桥模型 损伤 本构模型
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水合物沉积物力学性质的三维离散元分析 被引量:11
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作者 杨期君 赵春风 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期255-262,共8页
水合物沉积物力学特性研究是天然气水合物开采领域中的热点问题。为深入了解水合物对沉积物力学特性的影响,在提出一个新的水合物沉积物离散元数值试样制备方法的基础上,模拟了不同水合物饱和度沉积物试样的三轴排水试验,并从其应力-应... 水合物沉积物力学特性研究是天然气水合物开采领域中的热点问题。为深入了解水合物对沉积物力学特性的影响,在提出一个新的水合物沉积物离散元数值试样制备方法的基础上,模拟了不同水合物饱和度沉积物试样的三轴排水试验,并从其应力-应变关系、体变特性、弹性模量及峰值强度等方面对模拟结果及已有室内三轴试验结果进行了对比,然后利用该方法对具有不同微观胶结参数的水合物沉积物样进行了三轴离散元数值试验。研究结果表明:所提出的离散元模拟方法能较好地反映水合物沉积物的主要力学特性;天然气水合物与土颗粒间胶结性能的改变会对水合物沉积物的力学响应产生一定的影响;水合物沉积物强度和模量的增加是孔隙填充水合物和粒间胶结水合物共同作用的结果。 展开更多
关键词 水合物沉积物 力学性质 离散元法 三轴排水试验
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孔隙填充型深海能源土的离散元成样新方法及宏观力学特性 被引量:4
9
作者 贺洁 蒋明镜 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期709-717,共9页
针对孔隙填充型水合物的赋存形态,提出了一种新的制备孔隙填充型能源土试样的数值成样方法.孔隙填充型水合物的砂性能源土试样是由砂粒和水合物颗粒混合而成的特殊的散粒体材料,具有明显的非连续特征.在土骨架的孔隙中,将水合物块体视... 针对孔隙填充型水合物的赋存形态,提出了一种新的制备孔隙填充型能源土试样的数值成样方法.孔隙填充型水合物的砂性能源土试样是由砂粒和水合物颗粒混合而成的特殊的散粒体材料,具有明显的非连续特征.在土骨架的孔隙中,将水合物块体视为由颗粒通过强胶结作用凝聚而成的团簇整体,随机填充生成不同水合物饱和度的沉积物试样,开展能源土宏观力学特性的离散元固结排水三轴压缩试验模拟,并从应力应变、体变、接触组构等方面进行分析.结果表明,水合物饱和度的增大对低饱和度的孔隙填充型能源土试样的初始弹性模量和强度影响较小.有效围压相同时,孔隙填充型能源土试样的体积剪缩量随着水合物饱和度的增大而减小;而水合物饱和度相同时,能源土试样强度及体积剪缩量随着有效围压的增大而增大.能源土试样的剪胀角随有效围压的增大而近似线性减少,随水合物饱和度的增大而趋于线性增大.颗粒间接触方向随着轴向应变的增大而朝竖直方向偏转. 展开更多
关键词 离散单元法 孔隙填充型能源土 数值生成方法 水合物饱和度 力学特性 接触组构
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胶结型深海能源土升温降压联合分解离散元分析 被引量:1
10
作者 蒋明镜 付昌 +1 位作者 贺洁 朱方园 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1480-1486,共7页
将一个新近提出的考虑温度-水压-力学综合影响的二维微观胶结模型引入离散元商业软件PFC2D中生成水合物胶结型能源土,通过在双轴试验过程中同时改变温度与反(水)压,在良好排水、排气的条件下模拟了被认为有较好开发前景的升温降压联合... 将一个新近提出的考虑温度-水压-力学综合影响的二维微观胶结模型引入离散元商业软件PFC2D中生成水合物胶结型能源土,通过在双轴试验过程中同时改变温度与反(水)压,在良好排水、排气的条件下模拟了被认为有较好开发前景的升温降压联合开采法,为探索可燃冰开采新方法提供参考.试验结果表明,偏应力小于净砂样破坏偏应力时,开采完成后土体未发生破坏;偏应力大于净砂样破坏偏应力时,开采完成后土体内会产生若干条未充分发展的剪切带;此外,对分解四个不同阶段的微观变量,如接触分布、平均纯转动速率及准静态速度场,进行了较为详细地分析. 展开更多
关键词 能源土 升温-降压联合分解 宏微观力学特性
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一种改进的水合物沉积物弹塑性损伤本构模型 被引量:1
11
作者 杨期君 赵春风 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2014年第5期57-62,92,共7页
为了全面考虑水合物对沉积物的力学影响,提出了一个改进的水合物沉积物弹塑性损伤本构模型。首先通过分析水合物在沉积物中的存在形式,认为沉积物的力学特性是水合物胶结以及密实两种作用共同影响的结果;然后在弹塑性损伤理论框架内,引... 为了全面考虑水合物对沉积物的力学影响,提出了一个改进的水合物沉积物弹塑性损伤本构模型。首先通过分析水合物在沉积物中的存在形式,认为沉积物的力学特性是水合物胶结以及密实两种作用共同影响的结果;然后在弹塑性损伤理论框架内,引入状态相关砂土本构模型来描述水合物填充的影响,从而建立一个能反映体变特性和围压影响的水合物沉积物本构模型;最后,利用已有试验结果对模型进行了验证。此成果可为将来的水合物开采提供参考。 展开更多
关键词 水合物沉积物 本构模型 状态相关 摩擦 胶结 损伤
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降压开采过程中含水合物沉积物的力学特性研究 被引量:5
12
作者 吴起 卢静生 +1 位作者 李栋梁 梁德青 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期4508-4516,共9页
天然气水合物是一种潜在的能源资源,开采过程中,水合物的分解会造成工程和地质等安全隐患。为研究降压开采过程中多因素综合影响条件下沉积物的力学性质,在自主研发的低温高压三轴仪上进行了不同围压条件下含水合物沉积物的剪切试验。... 天然气水合物是一种潜在的能源资源,开采过程中,水合物的分解会造成工程和地质等安全隐患。为研究降压开采过程中多因素综合影响条件下沉积物的力学性质,在自主研发的低温高压三轴仪上进行了不同围压条件下含水合物沉积物的剪切试验。试验结合常规三轴剪切及一个试样多级加荷的方法,并加入了水合物的降压分解过程。结果表明:水合物的存在可以显著提高沉积物的抗剪强度。在降压分解过程中,含水合物沉积物试样的力学强度受到有效围压和孔隙中水合物含量的综合影响。前期试样由于孔隙压力降低导致有效围压大幅增加,试样抗剪强度增大,后期由于水合物含量的大幅降低,试样在较高有效围压下抗剪强度下降。有效围压对含水合物沉积物试样的体积应变有较大的影响,较高的有效围压会导致含水合物试样产生显著的剪缩现象。 展开更多
关键词 含水合物沉积物 降压开采 力学特性 三轴剪切试验
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基于热力学方法的甲烷水合物沉积物本构模型 被引量:2
13
作者 孙翔 郭晓霞 +1 位作者 邵龙潭 李洋辉 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期111-118,共8页
甲烷水合物沉积物的力学特性研究尚处于起步阶段,较系统的试验数据仍然不够充分,能够描述甲烷水合物沉积物力学特性的本构模型也不多.基于热力学原理和临界状态的概念的本构模型,可以自动满足热力学定律,其流动法则和屈服函数都可以很... 甲烷水合物沉积物的力学特性研究尚处于起步阶段,较系统的试验数据仍然不够充分,能够描述甲烷水合物沉积物力学特性的本构模型也不多.基于热力学原理和临界状态的概念的本构模型,可以自动满足热力学定律,其流动法则和屈服函数都可以很自然地从耗散函数中导出.首先介绍了基于热力学方法的甲烷水合物沉积物本构模型,并利用已有的甲烷水合物沉积物的三轴试验数据对模型进行了验证,进一步地应用该模型分析应力间距比对甲烷水合物沉积物力学特性的影响,强调应力间距比和屈服面形状在模型构造中的重要性.模型参数分析表明,应力间距比对甲烷水合物沉积物排水和不排水应力-应变关系、有效应力路径以及剪胀关系都有明显的影响. 展开更多
关键词 甲烷水合物沉积物 热力学 应力间距比 本构模型
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基于统一硬化参数的深海能源土本构模型 被引量:4
14
作者 刘锐明 袁庆盟 +2 位作者 孔亮 李凯 董彤 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2019年第4期811-818,共8页
深海能源土是指含天然气水合物(俗称“可燃冰”)的深海沉积物,其本构特性的模拟对可燃冰的安全开采至关重要。首先分析了水合物对能源土强度、剪胀和软化等力学特性的影响机理,水合物饱和度越大,对能源土力学特性影响越显著。然后在修... 深海能源土是指含天然气水合物(俗称“可燃冰”)的深海沉积物,其本构特性的模拟对可燃冰的安全开采至关重要。首先分析了水合物对能源土强度、剪胀和软化等力学特性的影响机理,水合物饱和度越大,对能源土力学特性影响越显著。然后在修正剑桥模型的基础上,通过引入水合物的饱和度和统一硬化参数来修正屈服函数,以反映水合物对能源土强度、剪胀、软化等特性的影响,建立了能考虑天然气水合物胶结作用形成及退化影响的深海能源土弹塑性本构模型,推导了相应的弹塑性矩阵。最后,通过模拟结果与已有能源土三轴试验数据对比分析,表明模型能很好地预测能源土强度、剪胀和软化等特性,验证了模型的合理性和有效性。 展开更多
关键词 统一硬化参数 天然气水合物 能源土 弹塑性本构模型
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一种实用型深海能源土多场耦合离散元数值方法 被引量:5
15
作者 蒋明镜 陈意茹 卢国文 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1391-1398,共8页
水合物储量丰富且污染小,是全球关注的未来绿色能源。而水合物的大规模开采将致使水合物沉积物(即能源土)力学性质劣化,从而引发出砂、海底滑坡等工程和地质灾害,制约水合物的安全高效开采。针对目前大多数多场耦合分析框架无法准确描... 水合物储量丰富且污染小,是全球关注的未来绿色能源。而水合物的大规模开采将致使水合物沉积物(即能源土)力学性质劣化,从而引发出砂、海底滑坡等工程和地质灾害,制约水合物的安全高效开采。针对目前大多数多场耦合分析框架无法准确描述颗粒运移等大变形问题,基于离散元商业计算软件Particle Flow Code(PFC)和含水合物多孔介质的多相流分析程序TOUGH+HYDRATE(T+H),构建了一种实用型水合物开采多场耦合分析框架T+H+PFC。通过将力学计算模块PFC所得孔隙率参数和T+H计算所得温度、压力、盐浓度信息交换、更新,实现了T+H与PFC的耦合计算。然后,通过一维固结和一维热传导试验验证了该耦合程序的有效性。最后,模拟分析了一维降压、升温开采下能源土动态响应的与水合物弱化过程。结果表明,耦合模拟与试验结果较为吻合,T+H+PFC在多场耦合下水合物开采引起的地层变形、出砂、海底滑坡等问题分析中具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 能源土 水合物开采 数值模拟 离散单元法
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裹覆型能源土力学特性真三轴试验离散元数值分析 被引量:8
16
作者 蒋明镜 刘俊 申志福 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2019年第3期153-164,共12页
甲烷水合物被公认是有望解决当前及未来能源危机的潜在新型能源而备受关注.含甲烷水合物的土体称为能源土.目前室内试验中多采用气饱和法人工合成能源土,并在简单应力路径下进行力学测试.以气饱和法合成能源土时,甲烷水合物倾向于在颗... 甲烷水合物被公认是有望解决当前及未来能源危机的潜在新型能源而备受关注.含甲烷水合物的土体称为能源土.目前室内试验中多采用气饱和法人工合成能源土,并在简单应力路径下进行力学测试.以气饱和法合成能源土时,甲烷水合物倾向于在颗粒表面及弯液面处生成固态物质,形成裹覆型能源土.为研究裹覆型能源土在复杂应力路径下的力学性质,本文采用考虑裹覆型能源土三大微观机制(胶结、颗粒扩大和增大土颗粒表面粗糙度作用)的离散元模拟方案,结合纯水合物力学性质与温压相关的试验资料,对裹覆型能源土在真三轴条件下进行离散元数值模拟.模拟结果表明:(1)考虑裹覆型能源土微观机制的离散元模拟方案可有效对能源土力学特性进行模拟;(2)裹覆型能源土胶结作用较弱,真三轴剪切中表现出的力学特性非常接近无胶结散粒体材料;(3)真三轴试验中相同剪应变条件下,随中主应力系数b增大能源土峰值及残余偏应力减小,与Lade-Duncan强度准则基本吻合. 展开更多
关键词 水合物沉积物 离散单元法 真三轴试验 强度准则
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含甲烷水合物砂土沉积层渗透性试验研究 被引量:3
17
作者 翟诚 孙可明 +1 位作者 辛利伟 田森 《武汉理工大学学报》 CAS 北大核心 2015年第8期78-82,共5页
为了真实反映甲烷水合物的饱和度及其存在形式对沉积层渗透率的影响,利用自主研制的水合物合成与渗流试验一体化装置,制作天然砂土沉积层,研究沉积层的绝对渗透率随生成的水合物饱和度的变化规律。结果表明:水合物沉积层的绝对渗透率与... 为了真实反映甲烷水合物的饱和度及其存在形式对沉积层渗透率的影响,利用自主研制的水合物合成与渗流试验一体化装置,制作天然砂土沉积层,研究沉积层的绝对渗透率随生成的水合物饱和度的变化规律。结果表明:水合物沉积层的绝对渗透率与水合物饱和度之间呈指数递减关系,在较低饱和度下即引起渗透率的急剧降低,随着饱和度的继续增加,曲线变得越来越平缓,在达到试验的最大饱和度时,绝对渗透率下降的幅度最大;水合物在沉积层中主要以占据孔隙中心的模式生成,水合物优先合成于大孔隙,甲烷气体分子优先与大孔隙中心的自由水分子生成水合物。 展开更多
关键词 甲烷水合物 砂土沉积层 绝对渗透率 饱和度 占据孔隙中心
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深海能源土流变和非稳态多场影响的井壁稳定分析 被引量:2
18
作者 胡韬 王华宁 +1 位作者 郭振宇 蒋明镜 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期3206-3216,共11页
针对深海能源土中钻井时井壁稳定问题,考虑储层中非稳态渗流场、温度场和土体流变特性,并结合屈服准则,建立井壁稳定解析模型。通过分离变量法求解渗流和温度场控制方程,得到与空间、时间相关的压力、温度分布的解析解;利用水合物相平... 针对深海能源土中钻井时井壁稳定问题,考虑储层中非稳态渗流场、温度场和土体流变特性,并结合屈服准则,建立井壁稳定解析模型。通过分离变量法求解渗流和温度场控制方程,得到与空间、时间相关的压力、温度分布的解析解;利用水合物相平衡曲线确定水合物分解锋面,考虑分解对储层黏弹力学参数的影响,通过拉普拉斯变换求得考虑渗流影响的井周应力和位移。通过参数分析考察了渗流场及温度场分布的特点以及地层力学参数劣化对井壁稳定的影响。结果表明,渗流场和温度场的影响范围随时间向外推进,渗流场的传递速度更快;分解区与未分解区的剪切松弛模量之比为定值时,整个地层应力随时间单调变化;水合物分解导致分解区η_K劣化程度较低时,井壁处等效应力在稳态之前会达到极值,井壁失稳危险较高。 展开更多
关键词 土力学 深海能源土 非稳态渗流 黏弹性 井壁稳定
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