【摘要】：天然氣水合物以膠結(jié)及孔隙填充等形式存在于深海能源土中,開采時(shí)因其分解會(huì)劣化地層力學(xué)特性進(jìn)而引發(fā)海底事故,使得人們對(duì)能源土開采過(guò)程進(jìn)行中力學(xué)特性的變化愈發(fā)重視。在前期室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,將一個(gè)溫度-水壓-力學(xué)二維微觀膠結(jié)模型引入離散元商業(yè)軟件PFC2D中,通過(guò)對(duì)排氣、排水性較好的土體進(jìn)行升溫及降壓法開采進(jìn)行數(shù)值模擬,并將模擬結(jié)果與相同條件下的室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證了該膠結(jié)模型的適用性。進(jìn)一步分析了顆粒接觸分布與顆粒平均純轉(zhuǎn)動(dòng)率(averaged pure rotation rate,APR)在水合物分解時(shí)的變化情況。升溫分解過(guò)程中隨溫度升高,顆�？偨佑|分布各向異性程度增大;膠結(jié)接觸逐漸減少并始終保持主方向?yàn)樗椒较?無(wú)膠結(jié)接觸增多并始終保持主方向?yàn)樨Q直方向;APR值逐漸增大且正負(fù)值分布逐漸趨于集中。降壓分解過(guò)程中隨反(水)壓降低,顆�？偨佑|由各向同性分布逐漸發(fā)展為主方向?yàn)樨Q直方向的各向異性,APR值較小且分布均勻;恢復(fù)反壓后,試樣進(jìn)一步破壞,顆�？偨佑|各向異性更加明顯,APR值增大且正負(fù)值呈集中分布。
[Abstract]:Natural gas hydrate exists in deep-sea energy soil in the form of cementation and pore filling. During exploitation, the decomposition of natural gas hydrate will degrade the mechanical properties of the formation and lead to seabed accidents. It makes people pay more and more attention to the change of mechanical characteristics in the process of energy exploitation. Based on the previous laboratory tests, a two-dimensional micro-cementation model of temperature-hydraulic-mechanics was introduced into the discrete element commercial software PFC2D. The numerical simulation was carried out by heating up and depressurizing the soil with better exhaust gas and better drainage. The simulation results are compared with the experimental results under the same conditions, and the applicability of the cementitious model is verified. The changes of the particle contact distribution and the average pure rotation rate (averaged pure rotation rate,APR) of the particles during hydrate decomposition were further analyzed. During the process of decomposition, the anisotropy of total contact distribution of particles increases with the increase of temperature, and the cementation contact decreases gradually and keeps the principal direction in horizontal direction, while the non-cementation contact increases and keeps the principal direction in vertical direction all the time. The value of APR increased gradually and the distribution of positive and negative values tended to concentrate. In the process of decomposing, with the decrease of reverse (water) pressure, the total contact of particles gradually develops from isotropic distribution to vertical anisotropy, and the APR value is smaller and the distribution is uniform. After the reverse pressure was restored, the specimen was destroyed further, the total contact anisotropy of particles was more obvious, and the APR value increased and the positive and negative values were distributed in a centralized manner.
【作者單位】： 同濟(jì)大學(xué)地下建筑與工程系;同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;同濟(jì)大學(xué)巖土及地下工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家杰出青年基金(No.51025932) 長(zhǎng)江學(xué)者創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)(No.1029) 教育部博士點(diǎn)基金(No.20100072110048)
【分類號(hào)】：TU411;P751

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本文編號(hào)：2467545