發(fā)布時間：2021-04-18 12:38

　　鹽巖地層被國際上公認為是石油、天然氣等能源地下儲存的理想介質。蠕變特性作為鹽巖最為典型的力學性質之一,與鹽巖儲存庫的長期穩(wěn)定性密切相關。本文基于鹽巖單軸壓縮蠕變試驗結果,從位錯理論出發(fā),建立了一個鹽巖蠕變細觀模型;在此基礎上,根據我國鹽巖礦床的特點,利用FLAC3D軟件對水平鹽穴儲氣庫的長期穩(wěn)定性進行了模擬分析,并根據數值模擬結果給出了相關建議。本文主要研究工作和取得的研究成果如下:（1）對鹽巖試件開展了不同軸向應力下的單軸壓縮蠕變試驗,基于試驗結果,分析了軸向應力水平對鹽巖瞬時應變、蠕變速率、衰減蠕變應變、穩(wěn)態(tài)蠕變應變的影響規(guī)律;利用等時應力—應變曲線拐點法確定了鹽巖的長期強度,并根據鹽巖最大衰減蠕變應變量隨軸向應力的變化規(guī)律,提出了一種巖石長期強度的確定方法。（2）從晶體位錯理論出發(fā),研究了鹽巖晶體內位錯密度和位錯運動速度等細觀變量在蠕變過程中的演化規(guī)律,并通過Orowan方程將細觀變量演化規(guī)律與鹽巖宏觀蠕變行為聯系起來,建立了一個參數少且能反映細觀結構演化規(guī)律的蠕變細觀模型,給出了模型參數的確定方法,并對模型參數的敏感性進行了分析。（3）利用鹽巖單軸壓縮蠕變試驗結果對細觀蠕變模型... 

【文章來源】：西安建筑科技大學陜西省

【文章頁數】：109 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

技術路線圖

西安建筑科技大學碩士學位論文15同時獲得鹽巖的抗壓強度、彈性模量、泊松比、粘聚力和內摩擦角等基本力學特征參數。為達到這一研究目的，對鹽巖試件進行了鹽巖單軸壓縮試驗和不同圍壓水平下的常規(guī)三軸壓縮試驗。試驗過程具體分為如下步驟：（1）鹽巖單軸壓縮試驗①安裝鹽巖試件；②開啟軸壓加載系統(tǒng)，按位移控制的方式進行加載，加載速度為0.1mm/min，并對試件加載全過程的應力和應變進行監(jiān)測和記錄，直至試件發(fā)生破壞。（2）鹽巖常規(guī)三軸壓縮試驗①安裝鹽巖試件；②以0.05MPa/s的加載速率施加圍壓至設定的應力水平，即4MPa，8MPa和12MPa；③保持圍壓不變，以0.1mm/min的速度施加軸向荷載，并對試件加載全過程的應力和應變進行監(jiān)測和記錄，在試件應變值達到15％時，停止加載，試驗結束。2.1.3試驗結果分析（1）鹽巖單軸壓縮試驗結果圖2.3鹽巖單軸壓縮應力-應變曲線通過鹽巖的單軸壓縮試驗，可得到圖2.3所示的鹽巖單軸壓縮應力-應變曲線。從圖2.3可以看出，總體而言，鹽巖的破壞過程可劃分為4個階段：（1）壓密階段：隨著荷載逐漸增大，鹽巖試件中天然存在的微裂隙、微孔隙等逐漸閉合，試件被壓密，宏觀上表現為鹽巖應力-應變曲線逐漸向應力軸彎曲。（2）彈性變形階段：該階段鹽巖應力-應變曲線近似為直線。（3）塑性變形階段：隨軸向應力增大，應力-應變曲線逐漸偏離直線向應變軸彎曲，直至達到峰值應力。該階段初期，鹽巖內部

西安建筑科技大學碩士學位論文16晶粒沿著晶粒界面發(fā)生錯動，微裂紋穩(wěn)定擴展；此后，隨軸向應力增大，微裂紋擴展速度逐漸變快。（4）破壞階段：應力—應變曲線突然跌落。該階段鹽巖試件內部產生大量的穿晶裂紋，并最終形成貫通性宏觀破裂面，導致鹽巖承載力迅速下降，發(fā)生失穩(wěn)破壞[41]。對圖2.3作進一步分析，可得到表2.1所示的鹽巖單軸壓縮的強度參數。表2.1鹽巖單軸壓縮強度參數峰值應變/%峰值應力/MPa彈性模量/MPa泊松比4.7827.003000.040.30（2）鹽巖常規(guī)三軸壓縮試驗結果通過鹽巖的常規(guī)三軸壓縮試驗，可得到圖2.4所示的鹽巖常規(guī)三軸壓縮應力-應變曲線。由圖可知，在圍壓作用下，鹽巖的應力-應變曲線可劃分為三個階段：（1）壓密階段；（2）彈性變形階段；（3）塑性變形階段。與鹽巖單軸壓縮應力-應變曲線相比，鹽巖常規(guī)三軸壓縮應力-應變曲線中并未出現破壞階段，這是因為圍壓在一定程度上限制了鹽巖的橫向變形，抑制了鹽巖內部微裂紋的擴展[41]。圖2.4鹽巖常規(guī)三軸壓縮應力-應變曲線對圖2.4所示的鹽巖常規(guī)三軸壓縮應力-應變曲線作進一步分析，可知：當應力較低時，鹽巖應力-應變關系近似為線性關系，這說明鹽巖具有一定的彈性變形能力；當軸向應力達到一定值后，其應力-應變曲線逐漸偏離線性。這是由于鹽巖試件中各處晶體顆粒的強度不同，隨著軸向應力不斷增加，鹽巖試樣中晶體顆粒間膠結比較弱的地方率先破壞，導致該處晶體顆粒發(fā)生位錯滑移，產生了塑性變形，從而導致巖樣應力-應變曲線偏離了線性。此時若無圍壓存在或圍壓較低，則晶體

【參考文獻】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3145484