三维离散元单轴试验模拟甲烷水合物宏观三轴强度特性

【摘要】：填充型水合物的砂性能源土试样可视为特殊的散粒体材料,即砂粒和水合物颗粒混合物,具有明显的非连续特征。为研究填充型水合物的能源土力学特性,初步探索了甲烷水合物在不同温度、反压条件下加荷模式的离散元模拟方法。离散元模拟中,将水合物块体视为由大量颗粒通过强胶结作用凝聚而成的整体,室内试验中的内部孔隙水压作用转化为水合物颗粒间的胶结力,故需要合理确定颗粒间胶结模型参数来实现反压的影响作用。通过参数反演建立了宏观强度、刚度参数与平行胶结模型的微观胶结参数间的宏、微观关系,基于已有室内甲烷水合物三轴试验资料,确定了给定温度和反压条件下的微观胶结参数取值,随后进行离散元单轴压缩试验。离散元单轴压缩试验模拟获得的水合物强度特性,与室内三轴试验结果符合较好;通过建立的宏、微观参数间的关系,实现了不同温度、反压下的水合物加荷模式的模拟。为进一步提出深海能源土离散元数值试验成样方法——孔隙填充水合物生成技术,形成含填充型水合物的能源土试样,研究其力学和变形特性奠定基础。 【作者单位】： 同济大学土木工程防灾国家重点实验室;同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室;同济大学地下建筑与工程系;
【关键词】： 甲烷水合物 离散单元法 参数反演 胶结模型 单轴压缩试验 三轴压缩试验
【基金】：国家杰出青年科学基金项目(No.51025932) 国家自然科学重点基金项目(No.51239010) 教育部博士点基金(No.20100072110048)
【分类号】：TU411
【正文快照】： 1引言天然气水合物是在一定条件下由水和天然气组成的类冰笼形结晶化合物,稳定存在于高压、低温条件下的深海沉积物区和陆地永冻土地区。形成天然气水合物的主要气体为甲烷,将甲烷分子含量超过99%的天然气水合物称为甲烷水合物(methanehydrate)[1-2],它被科学家喻为“可燃冰”

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