甲烷水合物沉積物單軸強(qiáng)度研究

【摘要】：本研究采用大連理工大學(xué)自行研制的適用于水合物強(qiáng)度測試的天然氣水合物低溫高壓三軸儀,對實驗室人工合成的甲烷水合物沉積物進(jìn)行了單軸強(qiáng)度試驗。利用實驗結(jié)果,對甲烷水合物沉積物單軸壓縮力學(xué)特性參數(shù)進(jìn)行了分析。 本文的主要研究工作如下： 以土力學(xué)中三軸壓縮實驗為基礎(chǔ),以天然氣水合物低溫高壓三軸儀為實驗平臺,設(shè)計了甲烷水合物沉積物單軸壓縮實驗。主要包括：甲烷水合物生成、沉積物制樣和壓縮實驗流程。 對φ40、φ60和φ80的應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)行分析,得出甲烷水合物沉積物的單軸變形特性,試樣的變形隨溫度、應(yīng)變速率和孔隙度的關(guān)系。對φ40和φ60沉積物,仔細(xì)分析了它們的變形在不同溫度和應(yīng)變速率下的特點。 對φ40和φ60甲烷水合物沉積物,分析了它們的起始屈服強(qiáng)度隨溫度和應(yīng)變速率的變化,并且擬合出起始屈服強(qiáng)度分別關(guān)于溫度和應(yīng)變速率的函數(shù)關(guān)系。針對φ40和φ60試樣,分別提出了起始屈服強(qiáng)度隨溫度和應(yīng)變速率的預(yù)測方程。結(jié)合φ80沉積物的起始屈服強(qiáng)度,得出了起始屈服強(qiáng)度隨孔隙度的變化關(guān)系。分析了不同孔隙度下沉積物起始屈服強(qiáng)度隨溫度和應(yīng)變速率的敏感性。 分析了φ40和φ60甲烷水合物沉積物的起始屈服應(yīng)變隨溫度和應(yīng)變速率的變化關(guān)系。在φ40、φ60和φ80沉積物的基礎(chǔ)上,分析了孔隙度對起始屈服應(yīng)變的影響。 在起始屈服強(qiáng)度和起始屈服應(yīng)變的基礎(chǔ)之上,分析了沉積物的起始屈服模量。得出了φ40和φ60沉積物的起始屈服模量隨溫度和應(yīng)變速率的變化關(guān)系,擬合出了起始屈服模量分別關(guān)于溫度和應(yīng)變速率的函數(shù)關(guān)系。提出了起始屈服模量隨溫度和應(yīng)變速率的預(yù)測方程。分析了孔隙度對起始屈服模量的影響。 利用應(yīng)力-應(yīng)變曲線,計算了不同變形下的沉積物峰值強(qiáng)度。對φ40和φ60甲烷水合物沉積物,分別分析了峰值強(qiáng)度隨溫度和應(yīng)變速率的變化關(guān)系,擬合了與溫度和應(yīng)變速率有關(guān)的單值函數(shù)關(guān)系。提出了峰值強(qiáng)度關(guān)于溫度和應(yīng)變速率的預(yù)測方程。分析了孔隙度對峰值強(qiáng)度的影響。 【關(guān)鍵詞】：甲烷水合物沉積物 單軸 強(qiáng)度 模量
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：P744.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 研究背景9-11
• 1.1.1 引言9
• 1.1.2 天然氣水合物與溫室效應(yīng)9-10
• 1.1.3 天然氣水合物與海底滑坡10-11
• 1.2 天然氣水合物的結(jié)構(gòu)和物性特點11-12
• 1.2.1 天然氣水合物的分子結(jié)構(gòu)11-12
• 1.2.2 然氣水合物的物理特性12
• 1.3 天然氣水合物沉積物強(qiáng)度特性研究進(jìn)展12-17
• 1.3.1 天然氣水合物及沉積物力學(xué)強(qiáng)度特性的電阻率測量13-14
• 1.3.2 天然氣水合物及沉積物力學(xué)強(qiáng)度聲學(xué)試驗14-15
• 1.3.3 天然氣水合物及沉積物力學(xué)強(qiáng)度三軸試驗15-17
• 1.4 本文的主要內(nèi)容及技術(shù)路線17-19
• 2 甲烷水合物沉積物變形特性分析19-32
• 2.1 實驗設(shè)備及實驗方法19-23
• 2.1.1 試驗設(shè)備19-21
• 2.1.2 試樣制備21-23
• 2.1.3 單軸壓縮試驗23
• 2.2 實驗內(nèi)容23-24
• 2.3 甲烷水合物沉積物變形特性分析24-30
• 2.3.1 溫度對甲烷水合物沉積物變形特性的影響24-27
• 2.3.2 應(yīng)變速率對甲烷水合物沉積物變形特性的影響27-29
• 2.3.3 孔隙度對甲烷水合物沉積物變形特性的影響29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 3 甲烷水合物沉積物起始屈服強(qiáng)度分析32-43
• 3.1 起始屈服強(qiáng)度的定義及起始屈服點的選取32-34
• 3.1.1 起始屈服強(qiáng)度的定義32
• 3.1.2 起始屈服點的選取32-33
• 3.1.3 影響起始屈服強(qiáng)度的因素33-34
• 3.2 φ60甲烷水合物沉積物的起始屈服強(qiáng)度分析34-36
• 3.2.1 應(yīng)變速率對φ60甲烷水合物沉積物起始屈服強(qiáng)度的影響34
• 3.2.2 溫度對φ60甲烷水合物沉積物起始屈服強(qiáng)度的影響34-36
• 3.3 φ40甲烷水合物沉積物的起始屈服強(qiáng)度分析36-39
• 3.3.1 應(yīng)變速率對φ40甲烷水合物沉積物起始屈服強(qiáng)度的影響36-37
• 3.3.2 溫度對φ40甲烷水合物沉積物起始屈服強(qiáng)度的影響37-39
• 3.4 孔隙度對甲烷水合物沉積物起始屈服強(qiáng)度的影響39-42
• 3.4.1 孔隙度對沉積物起始屈服強(qiáng)度隨溫度變化的影響39-40
• 3.4.2 孔隙度對沉積物起始屈服強(qiáng)度隨應(yīng)變速率變化的影響40-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 4 甲烷水合物沉積物起始屈服模量分析43-54
• 4.1 起始屈服模量的定義及意義43
• 4.2 溫度和應(yīng)變速率對起始屈服應(yīng)變的影響43-46
• 4.2.1 溫度和應(yīng)變速率對φ60甲烷水合物沉積物起始屈服應(yīng)變的影響43-45
• 4.2.2 溫度和應(yīng)變速率對φ40甲烷水合物沉積物起始屈服應(yīng)變的影響45-46
• 4.3 φ60甲烷水合物沉積物的起始屈服模量分析46-48
• 4.3.1 溫度對φ60甲烷水合物沉積物起始屈服模量的影響46-47
• 4.3.2 應(yīng)變速率對φ60甲烷水合物沉積物起始屈服模量的影響47-48
• 4.4 φ40甲烷水合物沉積物的起始屈服模量分析48-51
• 4.4.1 溫度對φ40甲烷水合物沉積物起始屈服模量的影響48-49
• 4.4.2 應(yīng)變速率對φ40甲烷水合物沉積物起始屈服模量的影響49-51
• 4.5 孔隙度對甲烷水合物沉積物的起始屈服模量的影響51-53
• 4.6 本章小結(jié)53-54
• 5 甲烷水合物沉積物峰值強(qiáng)度分析54-63
• 5.1 峰值強(qiáng)度的定義及取值54-55
• 5.2 φ60甲烷水合物沉積物峰值強(qiáng)度分析55-58
• 5.2.1 溫度對φ60甲烷水合物沉積物峰值強(qiáng)度的影響55-56
• 5.2.2 應(yīng)變速率對φ60甲烷水合物沉積物峰值強(qiáng)度的影響56-58
• 5.3 φ40甲烷水合物沉積物峰值強(qiáng)度分析58-60
• 5.3.1 溫度對φ40甲烷水合物沉積物峰值強(qiáng)度的影響58-59
• 5.3.2 應(yīng)變速率對φ40甲烷水合物沉積物峰值強(qiáng)度的影響59-60
• 5.4 孔隙度對甲烷水合物沉積物峰值強(qiáng)度的影響60-62
• 5.5 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況69-70
• 致謝70-71

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