天然氣水合物(可燃冰)是21世紀(jì)最具開發(fā)前景的新型戰(zhàn)略性替代能源,開采時極易破壞其苛刻的賦存條件而分解,誘發(fā)深海能源土(含天然氣水合物的土體)斜坡失穩(wěn),導(dǎo)致海底滑坡。天然氣水合物的分解,一方面導(dǎo)致分解析出的天然氣存在于能源土的孔隙中,使能源土的飽和度下降,但一般不小于85%,天然氣在能源土中以游離氣泡的形式存在,使能源土演變?yōu)楹瑲馔?另一方面,天然氣水合物的分解使能源土孔隙壓力急速抬升,有效應(yīng)力減小,此時深海能源土斜坡的應(yīng)力狀態(tài)與靜力液化失穩(wěn)過程可理想化為常剪應(yīng)力排水(或不排水)應(yīng)力路徑。本文針對這兩方面開展了常剪應(yīng)力路徑下含氣砂土的三軸試驗研究,以期對可燃冰的安全開采提供一些前期的試驗基礎(chǔ)。本文完成了以下主要工作:(1)提出了制備含氣砂土的兩種方法:一種是改進(jìn)的Gas Tube法;另一種是自行設(shè)計的水氣置換法。兩種方法均是通過在GDS標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力路徑三軸試驗系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級來實現(xiàn)的。兩種方法各有利弊,考慮課題研究時間,研究內(nèi)容等各方面因素,本文暫選取第一種改進(jìn)的Gas Tube方法進(jìn)行試驗研究。(2)總結(jié)了含氣砂土三軸試驗準(zhǔn)備階段可能出現(xiàn)的問題并提出了相應(yīng)的解決措施,并設(shè)計了含氣砂土... 

【文章來源】：青島理工大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線

軸試樣制備的方法，分別為改進(jìn)的 Gas Tube 法和水氣置設(shè)備既可以完成飽和土體的應(yīng)力路徑三軸試驗，也可以氣砂土的應(yīng)力路徑三軸試驗。設(shè)備操作簡單，為含氣土思路。標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力路徑三軸試驗系統(tǒng)介紹 GDS 公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力路徑三軸試驗系統(tǒng)是一種既可控制的三軸儀。如圖 2.1 所示，試驗系統(tǒng)主要由四部分力控制器（ADVTTS）、Bishop & Wesley 型液壓應(yīng)力路集板、GDSLAB 設(shè)備控制程序。GDS 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力路徑三軸測的過程均由計算機(jī)自動完成，具有精度高，操作簡便以完成常規(guī)三軸剪切試驗，同時也可以進(jìn)行自定義操作三軸試驗。

青 島 理 工 大 學(xué) 工 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文含氣砂土。對于傳統(tǒng)的 Gas Tube 法，存在以下兩點問題：（1）氣體體積是由氣管長度決定的，很難精確控制，且氣管一旦封閉，氣體量便不可改變，因此制備不同飽和度的含氣砂土試樣需要頻繁地更換氣管，使試驗精度降低，操作更加繁瑣。（2）對于一般性砂土或剪脹性土，試驗過程中反壓設(shè)置 300 kPa~500 kPa較為合理[46]，而傳統(tǒng)的 Gas Tube 法氣管封口承壓能力較弱，試驗過程中設(shè)置反壓 100 kPa，對于更高的反壓，密封性能難以保證。試驗證明 Gas Tube 法制備含氣砂土是可行的，為了優(yōu)化 Gas Tube 方法，發(fā)明了一種氣體存儲裝置用以保持恒定的氣體體積，提出了改進(jìn)的 Gas Tube 法。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]水合物賦存模式對含水合物土力學(xué)特性的影響[J]. 顏榮濤,韋昌富,傅鑫暉,鐘曉斌,肖桂元.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2013(S2)
[2]海洋含氣土工程特性研究現(xiàn)狀[J]. 趙陽陽,劉潤.  石油工程建設(shè). 2013(01)
[3]水合物沉積物試驗巖樣制備及力學(xué)性質(zhì)研究[J]. 李令東,程遠(yuǎn)方,孫曉杰,崔青.  中國石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2012(04)
[4]天然氣水合物巖樣三軸力學(xué)試驗研究[J]. 孫曉杰,程遠(yuǎn)方,李令東,崔青,李清平.  石油鉆探技術(shù). 2012(04)
[5]水合物形成對含水合物砂土強度影響[J]. 顏榮濤,韋昌富,魏厚振,田慧會,吳二林.  巖土工程學(xué)報. 2012(07)
[6]飽和砂土三軸試驗中反壓設(shè)置與抗剪強度的研究[J]. 黃博,汪清靜,凌道盛,丁浩,陳云敏.  巖土工程學(xué)報. 2012(07)
[7]溫度和應(yīng)變速率對水合物沉積物強度影響試驗研究[J]. 李洋輝,宋永臣,劉衛(wèi)國,于鋒.  天然氣勘探與開發(fā). 2012(01)
[8]杭州灣淺層儲氣砂土應(yīng)力路徑試驗研究[J]. 孔令偉,鐘方杰,郭愛國,王勇.  巖土力學(xué). 2009(08)
[9]杭州地鐵儲氣砂土的滲氣性試驗研究[J]. 王勇,孔令偉,郭愛國,田湖南,秦建設(shè).  巖土力學(xué). 2009(03)
[10]GDS三軸儀的非飽和土試驗操作方法[J]. 李孝平,王世梅,李曉云,賴小玲.  災(zāi)害與防治工程. 2008(02)

博士論文
[1]含生物氣非飽和軟土的固結(jié)理論研究[D]. 徐浩峰.浙江大學(xué) 2011

碩士論文
[1]非飽和膨脹土強度特性試驗研究[D]. 姚振興.合肥工業(yè)大學(xué) 2015



本文編號：2919319